集合框架之HashMap详解

一. 简介

• HashMap是底层采用数组+链表实现的线程不安全的Key-Value结构。

二. 原理

1. 插入元素
   通过put（）方法传递键值对时，键先调用hashCode（）方法，并返回一个hash值，通过hash值对数组长度取余（即index = HashCode（Key） % Array.length）找到数组对应的位置，再遍历链表判断链表中是否有此Key，如果链表中已有此Key（即发生了哈希冲突，解决方法有：开放寻址法、链表法、再哈希法、建立公共溢出区），HashMap采用了链表法解决哈希冲突，则用新Value值代替旧Value值，若没有此Key则插入键值对到链表头部（Java8之前）或链表尾部（java8之后）。

   开放寻址法：寻找下一个空的散列地址；
   链表法：头插法和尾插法；
   再哈希法：有多个不同的Hash函数，使用第二个，第三个，….，等哈希函数计算地址，直到无冲突；
   建立公共溢出区：将哈希表分为基本表和溢出表两部分，和基本表发生冲突的元素填到溢出表
   

2. 初始化大小：16

3. 扩容机制
   （1）影响扩容的因素
   Capacity：即HashMap的当前长度；
   LoadFactor：即HashMap的负载因子，默认是0.75f。

   （2）衡量扩容的条件：HashMap.Size >= Capacity x LoadFactor

   （3）扩容步骤
   扩容：创建一个新的Entry空数组，长度是原来数组的2倍；
   ReHash：遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组中，其目的就是将原来的Entry尽可能均匀的分配。

4. 头插法和尾插法
   「头插法」：Java8之前，采用头插法，即将键值对插入到链表头部。扩容时可能会改变元素在新数组中的位置，在并发情况下，可能会出现环形链表。

   「尾插法」：Java8之前后，采用尾插法，即将键值对插入到链表尾部。扩容时不会改变元素在新数组中的位置，不会出现环形链表。

5. java8的改进
   （1）Java8后，采用数组+链表+红黑树实现，链表大小大于等于8时，会自动转为红黑树；当删除小于6时，重新变为链表；
   （2）Java8之前，采用头插法；Java8之前后，采用尾插法。

三. HashMap封装为线程安全

• 可通过Collections.synchronizedMap()把一个HashMap封装为线程安全；
• 原理：SynchronizedMap内部维护了一个Map和互斥锁mutex。

四. HashMap和Hashtable的比较

• 同：二者的元素均是无序的，负载因子均是0.75；
• 异

	HashMap	Hashtable
初始化容量	16	11
扩容机制	2倍	2倍+1
父类	AbstractMap	Dictionary
迭代器	Iterator	Enumerator
快速/安全失败	fail-fast（快速失败）	fail-safer（安全失败）