HashMap(JDK1.8)

在JDK1.6中，HashMap采用位桶+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的Entity都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8(JDK版本号为：1.8.0_25)中，HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间（查找时间复杂度由O(n)变为O(lgn)）。

1、涉及到的数据结构：处理hash冲突的链表和红黑树以及位桶

有了以上3个数据结构，只要有一点数据结构基础的人，都可以大致联想到HashMap的实现了。首先有一个每个元素都是链表（可能表述不准确）的数组，当添加一个元素（key-value）时，就首先计算元素key的hash值，以此确定插入元素在桶中的位置，但是可能存在同一hash值的元素已经被放在数组同一位置了，这时通过equals方法比较新插入Key值与原Key值，如果Key值相同，那么就用新插入元素的Entity替换原Entity值；如果Key值不同，那么就形成链表的方式来存放这些新插入的数据。而当链表长度太长时，链表就转换为红黑树，这样大大提高了查找的效率。

2、HashMap主要属性

说一下填充因子，默认值为0.75，如果实际元素所占容量占分配容量的75%时就要扩容了。如果填充比很大，说明利用的空间很多，但是查找的效率很低，因为链表的长度很大（当然最新版本使用了红黑树后会改进很多），HashMap本来是以空间换时间，所以填充比没必要太大。但是填充比太小又会导致空间浪费。如果关注内存，填充比可以稍大，如果主要关注查找性能，填充比可以稍小。

3、构造方法

HashMap的构造方法有4种，主要涉及到的参数有，指定初始容量，指定填充比和用来初始化的Map，直接看代码

4、 扩容机制

构造hash表时，如果不指明初始大小，默认大小为16（即Node数组大小16），如果Node[]数组中的元素达到（填充比*Node.length）

很明显，因为存在旧数组元素到新数组中的操作，扩容非常耗时。

5 、确定元素put/get的数组Node[]位置

首先由key值通过hash(key)获取hash值h，再通过 h&（length-1）得到所在数组位置。一般对于哈希表的散列常用的方法有直接定址法，除留余数法等，既要便于计算，又能减少冲突。

在Hashtable中就是通过除留余数法散列分布的，具体如下：

但是取模中的除法运算效率很低，HashMap则通过h&（length-1）替代取模，得到所在数组位置，这样效率会高很多。

在HashMap实现中还可以看到如下代码取代了以前版本JDK1.6的while循环来保证哈希表的容量一直是2的整数倍数，用移位操作取代了循环移位。

可以从源码看出，在HashMap的构造函数中，都直接或间接的调用了tableSizeFor函数。下面分析原因：length为2的整数幂保证了length-1最后一位（当然是二进制表示）为1，从而保证了取索引操作 h&（length-1）的最后一位同时有为0和为1的可能性，保证了散列的均匀性。反过来讲，当length为奇数时，length-1最后一位为0，这样与h按位与的最后一位肯定为0，即索引位置肯定是偶数，这样数组的奇数位置全部没有放置元素，浪费了大量空间。

简而言之：length为2的幂保证了按位与最后一位的有效性，使哈希表散列更均匀。

6、下面分析HashMap的最常用操作put和get

注意HashMap中key和value都容许为null

直接上代码：

下面简单说下添加键值对put(key,value)的过程：(事实上，直接看代码逻辑更清晰些)

1、判断键值对数组tab[]是否为空或为null，否则resize()；

2、根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果tab[i]==null，直接新建节点添加，否则转入3

3、判断当前数组中处理hash冲突的方式为链表还是红黑树(check第一个节点类型即可),分别处理。