前言
本文从三个角度来讲述HashMap、在何时使用HashMap、HashMap使用的数据结构及源码、与其他集合或java版本区别
一、在何时使用HashMap？
首先，我们要知道Map的大家族都有什么实现类？
- HashTable是一个线程安全的实现类，使用头插法插入数据，二倍扩容。HashTable实现线程安全的机制方式为在所有方法上加了synchronized来保证线程安全，这种方式带来的后果就是在多线程环境下性能特别差，k,v值均不能为null，默认长度11。
- TreeMap是通过红黑树数据结构实现，红黑树是一种平衡二叉查找树，红黑树结构天然支持排序，TreeMap默认情况下通过Key值的自然顺序进行排序，key值不可以为null，非线程安全的实现类。
- ConcurrentHashMap是线程安全的Map，数据结构（Node数组+链表+红黑树），在锁的结构上采用采用CAS +synchronized实现更加细粒度的锁（1.8版本），key值不可以为null，在多线程的条件下性能优于HashTable。
- HashMap是由Node数组+链表+红黑树组成，当链表结点长度超过8时由链表转化为红黑树，当红黑树节点小于6时转化为链表。K,V值可以为null默认长度16扩展因子为0.75，当达到(长度*扩展因子时)长度加一倍。
以上四种Map的实现类是平时开发中最常使用的Map，由以上总结可以得知，当我们在单线程条件下，以及对于Key没有排序的要求时，我们可以使用HashMap。
二、HashMap使用的数据结构及源码
一、数据结构
在了解源码之前我们先了解一下HashMap中使用的数据结构？
数组：数组存储区间是连续的，占用连续内存，查找的时间复杂度为O(1)
链表：链表不需要占用连续的内存存储区间，查找的时间复杂度为O(n)
红黑树：红黑树是红黑树是一种平衡二叉查找树，查找的时间复杂度为O(lgn)
二、Node节点
在HashMap类中，维护了一个静态内部类Node，本质就是一个映射（键值对)。
代码如下（示例）：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash; //计算出的hash值，用来定位数组索引位置
final K key;
V value;
Node<K,V> next;//链表的下一个节点
HashMap是使用哈希表进行存储，哈希表为解决Hash冲突，有两种解决办法，开放地址法和链地址法。java中HashMap使用的解决办法为链地址法，链地址法简单来说就是数组加链表的结合，在每个数组元素上都有一个链表结构，当数据被 hash 后，得到数组下标位置，把数据放在对应数组下标元素的链表上。
Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
map.put("a",1);
Map调用“a”这个key的hashCode（）方法得到其hashCode值，然后通过 hash 算法来计算hash值，如果hash值相同的两个Key，表示发生了 Hash 碰撞，通过尾插法插入链表，来定位该键值对的存储位置。
//默认的Node[] table数组长度是2^4=16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
//Node[] table 最大长度限制为2^30，设置的长度值必须为2的整数次幂
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//负载因子0.75
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//当链表节点超过8，将链表转化为红黑树。但是Node[] table 长度没有超过MIN_TREEIFY_CAPACITY时，对数组扩容。
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//长度
transient int size;
//修改次数
transient int modCount;
//当数组长度*负载因子长度超过次阈值就会调用resize进行二倍扩容
int threshold;
三、Put方法
HashMap是采用懒扩容的方式进行扩容的，也就是说只有调用的put方法时，才会判断是否达到阈值，从而判断是否扩容。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
put方法执行逻辑图：
四、Get方法
下面为get方法源码
三、与其他集合或java版本区别
jdk1.8相对于1.7底层实现发生了一些改变。1.8主要优化减少了Hash冲突 ，提高哈希表的存、取效率。
1.7数据结构是数组+链表，1.8则是数组+链表+红黑树结构。
JDK1.8中resize()方法在表为空时，创建表；在表不为空时，扩容；而JDK1.7中resize()方法负责扩容，inflateTable()负责创建表。
1.8中没有区分键为null的情况，而1.7版本中对于键为null的情况调用putForNullKey()方法。但是两个版本中如果键为null，那么调用hash()方法得到的都将是0，所以键为null的元素都始终位于哈希表table【0】中。
1.7中链表插入方式为头插法，1.8中新增节点采用尾插法。
相较于头插法，尾插法不容易出现环形链表！
1.7中是通过更改hashSeed值修改节点的hash值从而达到rehash时的链表分散，而1.8中键的hash值不会改变，rehash时根据（hash&oldCap）==0将链表分散。
1.8rehash时保证原链表的顺序，而1.7中rehash时有可能改变链表的顺序（头插法导致）。
在扩容的时候：1.7在插入数据之前扩容，而1.8插入数据成功之后扩容。
总结
- 扩容操作是一个性能消耗非常高的操作，在初始化的时候给入一个合适的值可以避免进行频繁的扩容。
- 在这里插入代码片负载因子可以修改，但是默认的0.75是Oracle公司经过测试得出的最合适的值，建议不要修改！
红黑树相比链表的查询时间复杂度优化很多！ - 总之在多线程环境下常用ConcurrentHashMap，在非多线程环境下常用HashMap。