Java 集合框架源码分析(三)——HashMap

HashMap简介

HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素都是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阈值）时，同样会自动增长。

HashMap是非线程安全的，只是用于单线程环境下，多线程环境下可以采用concurrent并发包下的concurrentHashMap。

HashMap实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

HashMap源码剖析

HashMap的源码如下（加入了比较详细的注释）：

package java.util;    import java.io.*;    public class HashMap<K,V>        extends AbstractMap<K,V>        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable    {        // 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16，且实际容量必须是2的整数次幂。        static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;        // 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方，传入容量过大将被这个值替换）        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;        // 默认加载因子为0.75       static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;        // 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。        // HashMap采用链表法解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表        transient Entry[] table;        // HashMap的底层数组中已用槽的数量        transient int size;        // HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）        int threshold;        // 加载因子实际大小        final float loadFactor;        // HashMap被改变的次数        transient volatile int modCount;        // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数        public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {            if (initialCapacity < 0)                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +                                                   initialCapacity);            // HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITY            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;            //加载因此不能小于0          if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +                                                   loadFactor);            // 找出“大于initialCapacity”的最小的2的幂            int capacity = 1;            while (capacity < initialCapacity)                capacity <<= 1;            // 设置“加载因子”            this.loadFactor = loadFactor;            // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。            threshold = (int)(capacity * loadFactor);            // 创建Entry数组，用来保存数据            table = new Entry[capacity];            init();        }        // 指定“容量大小”的构造函数        public HashMap(int initialCapacity) {            this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);        }        // 默认构造函数。        public HashMap() {            // 设置“加载因子”为默认加载因子0.75            this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;            // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就需要将HashMap的容量加倍。            threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);            // 创建Entry数组，用来保存数据            table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];            init();        }        // 包含“子Map”的构造函数        public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {            this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,                          DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);            // 将m中的全部元素逐个添加到HashMap中            putAllForCreate(m);        }        //求hash值的方法，重新计算hash值      static int hash(int h) {            h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);            return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);        }        // 返回h在数组中的索引值，这里用&代替取模，旨在提升效率       // h & (length-1)保证返回值的小于length        static int indexFor(int h, int length) {            return h & (length-1);        }        public int size() {            return size;        }        public boolean isEmpty() {            return size == 0;        }        // 获取key对应的value        public V get(Object key) {            if (key == null)                return getForNullKey();            // 获取key的hash值            int hash = hash(key.hashCode());            // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素            for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];                 e != null;                 e = e.next) {                Object k;                //判断key是否相同              if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))                    return e.value;            }          //没找到则返回null          return null;        }        // 获取“key为null”的元素的值        // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！        private V getForNullKey() {            for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {                if (e.key == null)                    return e.value;            }            return null;        }        // HashMap是否包含key        public boolean containsKey(Object key) {            return getEntry(key) != null;        }        // 返回“键为key”的键值对        final Entry<K,V> getEntry(Object key) {            // 获取哈希值            // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，“key不为null”的则调用hash()计算哈希值            int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());            // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素            for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];                 e != null;                 e = e.next) {                Object k;                if (e.hash == hash &&                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                    return e;            }            return null;        }        // 将“key-value”添加到HashMap中        public V put(K key, V value) {            // 若“key为null”，则将该键值对添加到table[0]中。            if (key == null)                return putForNullKey(value);            // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其添加到该哈希值对应的链表中。            int hash = hash(key.hashCode());            int i = indexFor(hash, table.length);            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {                Object k;                // 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {                    V oldValue = e.value;                    e.value = value;                    e.recordAccess(this);                    return oldValue;                }            }            // 若“该key”对应的键值对不存在，则将“key-value”添加到table中            modCount++;          //将key-value添加到table[i]处          addEntry(hash, key, value, i);            return null;        }        // putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对添加到table[0]位置        private V putForNullKey(V value) {            for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {                if (e.key == null) {                    V oldValue = e.value;                    e.value = value;                    e.recordAccess(this);                    return oldValue;                }            }            // 如果没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!            modCount++;            addEntry(0, null, value, 0);            return null;        }        // 创建HashMap对应的“添加方法”，        // 它和put()不同。putForCreate()是内部方法，它被构造函数等调用，用来创建HashMap        // 而put()是对外提供的往HashMap中添加元素的方法。        private void putForCreate(K key, V value) {            int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());            int i = indexFor(hash, table.length);            // 若该HashMap表中存在“键值等于key”的元素，则替换该元素的value值            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {                Object k;                if (e.hash == hash &&                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {                    e.value = value;                    return;                }            }            // 若该HashMap表中不存在“键值等于key”的元素，则将该key-value添加到HashMap中            createEntry(hash, key, value, i);        }        // 将“m”中的全部元素都添加到HashMap中。        // 该方法被内部的构造HashMap的方法所调用。        private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {            // 利用迭代器将元素逐个添加到HashMap中            for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {                Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();                putForCreate(e.getKey(), e.getValue());            }        }        // 重新调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的容量        void resize(int newCapacity) {            Entry[] oldTable = table;            int oldCapacity = oldTable.length;           //如果就容量已经达到了最大值，则不能再扩容，直接返回          if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {                threshold = Integer.MAX_VALUE;                return;            }            // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的全部元素添加到“新HashMap”中，            // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。            Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];            transfer(newTable);            table = newTable;            threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);        }        // 将HashMap中的全部元素都添加到newTable中        void transfer(Entry[] newTable) {            Entry[] src = table;            int newCapacity = newTable.length;            for (int j = 0; j < src.length; j++) {                Entry<K,V> e = src[j];                if (e != null) {                    src[j] = null;                    do {                        Entry<K,V> next = e.next;                        int i = indexFor(e.hash, newCapacity);                        e.next = newTable[i];                        newTable[i] = e;                        e = next;                    } while (e != null);                }            }        }        // 将"m"的全部元素都添加到HashMap中        public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {            // 有效性判断            int numKeysToBeAdded = m.size();            if (numKeysToBeAdded == 0)                return;            // 计算容量是否足够，            // 若“当前阀值容量 < 需要的容量”，则将容量x2。            if (numKeysToBeAdded > threshold) {                int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);                if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)                    targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;                int newCapacity = table.length;                while (newCapacity < targetCapacity)                    newCapacity <<= 1;                if (newCapacity > table.length)                    resize(newCapacity);            }            // 通过迭代器，将“m”中的元素逐个添加到HashMap中。            for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {                Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();                put(e.getKey(), e.getValue());            }        }        // 删除“键为key”元素        public V remove(Object key) {            Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);            return (e == null ? null : e.value);        }        // 删除“键为key”的元素        final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {            // 获取哈希值。若key为null，则哈希值为0；否则调用hash()进行计算            int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());            int i = indexFor(hash, table.length);            Entry<K,V> prev = table[i];            Entry<K,V> e = prev;            // 删除链表中“键为key”的元素            // 本质是“删除单向链表中的节点”            while (e != null) {                Entry<K,V> next = e.next;                Object k;                if (e.hash == hash &&                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {                    modCount++;                    size--;                    if (prev == e)                        table[i] = next;                    else                       prev.next = next;                    e.recordRemoval(this);                    return e;                }                prev = e;                e = next;            }            return e;        }        // 删除“键值对”        final Entry<K,V> removeMapping(Object o) {            if (!(o instanceof Map.Entry))                return null;            Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;            Object key = entry.getKey();            int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());            int i = indexFor(hash, table.length);            Entry<K,V> prev = table[i];            Entry<K,V> e = prev;            // 删除链表中的“键值对e”            // 本质是“删除单向链表中的节点”            while (e != null) {                Entry<K,V> next = e.next;                if (e.hash == hash && e.equals(entry)) {                    modCount++;                    size--;                    if (prev == e)                        table[i] = next;                    else                       prev.next = next;                    e.recordRemoval(this);                    return e;                }                prev = e;                e = next;            }            return e;        }        // 清空HashMap，将所有的元素设为null        public void clear() {            modCount++;            Entry[] tab = table;            for (int i = 0; i < tab.length; i++)                tab[i] = null;            size = 0;        }        // 是否包含“值为value”的元素        public boolean containsValue(Object value) {        // 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找        if (value == null)                return containsNullValue();        // 若“value不为null”，则查找HashMap中是否有值为value的节点。        Entry[] tab = table;            for (int i = 0; i < tab.length ; i++)                for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)                    if (value.equals(e.value))                        return true;        return false;        }        // 是否包含null值        private boolean containsNullValue() {        Entry[] tab = table;            for (int i = 0; i < tab.length ; i++)                for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)                    if (e.value == null)                        return true;        return false;        }        // 克隆一个HashMap，并返回Object对象        public Object clone() {            HashMap<K,V> result = null;            try {                result = (HashMap<K,V>)super.clone();            } catch (CloneNotSupportedException e) {                // assert false;            }            result.table = new Entry[table.length];            result.entrySet = null;            result.modCount = 0;            result.size = 0;            result.init();            // 调用putAllForCreate()将全部元素添加到HashMap中            result.putAllForCreate(this);            return result;        }        // Entry是单向链表。        // 它是 “HashMap链式存储法”对应的链表。        // 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数        static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {            final K key;            V value;            // 指向下一个节点            Entry<K,V> next;            final int hash;            // 构造函数。            // 输入参数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"            Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {                value = v;                next = n;                key = k;                hash = h;            }            public final K getKey() {                return key;            }            public final V getValue() {                return value;            }            public final V setValue(V newValue) {                V oldValue = value;                value = newValue;                return oldValue;            }            // 判断两个Entry是否相等            // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。            // 否则，返回false            public final boolean equals(Object o) {                if (!(o instanceof Map.Entry))                    return false;                Map.Entry e = (Map.Entry)o;                Object k1 = getKey();                Object k2 = e.getKey();                if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {                    Object v1 = getValue();                    Object v2 = e.getValue();                    if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))                        return true;                }                return false;            }            // 实现hashCode()            public final int hashCode() {                return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^                       (value==null ? 0 : value.hashCode());            }            public final String toString() {                return getKey() + "=" + getValue();            }            // 当向HashMap中添加元素时，绘调用recordAccess()。            // 这里不做任何处理            void recordAccess(HashMap<K,V> m) {            }            // 当从HashMap中删除元素时，绘调用recordRemoval()。            // 这里不做任何处理            void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {            }        }        // 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。        void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {            // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中            Entry<K,V> e = table[bucketIndex];            // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，            // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”            table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);            // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小            if (size++ >= threshold)                resize(2 * table.length);        }        // 创建Entry。将“key-value”插入指定位置。        void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {            // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中            Entry<K,V> e = table[bucketIndex];            // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，            // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”            table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);            size++;        }        // HashIterator是HashMap迭代器的抽象出来的父类，实现了公共了函数。        // 它包含“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。        private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {            // 下一个元素            Entry<K,V> next;            // expectedModCount用于实现fast-fail机制。            int expectedModCount;            // 当前索引            int index;            // 当前元素            Entry<K,V> current;            HashIterator() {                expectedModCount = modCount;                if (size > 0) { // advance to first entry                    Entry[] t = table;                    // 将next指向table中第一个不为null的元素。                    // 这里利用了index的初始值为0，从0开始依次向后遍历，直到找到不为null的元素就退出循环。                    while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)                        ;                }            }            public final boolean hasNext() {                return next != null;            }            // 获取下一个元素            final Entry<K,V> nextEntry() {                if (modCount != expectedModCount)                    throw new ConcurrentModificationException();                Entry<K,V> e = next;                if (e == null)                    throw new NoSuchElementException();                // 注意！！！                // 一个Entry就是一个单向链表                // 若该Entry的下一个节点不为空，就将next指向下一个节点;                // 否则，将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。                if ((next = e.next) == null) {                    Entry[] t = table;                    while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)                        ;                }                current = e;                return e;            }            // 删除当前元素            public void remove() {                if (current == null)                    throw new IllegalStateException();                if (modCount != expectedModCount)                    throw new ConcurrentModificationException();                Object k = current.key;                current = null;                HashMap.this.removeEntryForKey(k);                expectedModCount = modCount;            }        }        // value的迭代器        private final class ValueIterator extends HashIterator<V> {            public V next() {                return nextEntry().value;            }        }        // key的迭代器        private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {            public K next() {                return nextEntry().getKey();            }        }        // Entry的迭代器        private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {            public Map.Entry<K,V> next() {                return nextEntry();            }        }        // 返回一个“key迭代器”        Iterator<K> newKeyIterator()   {            return new KeyIterator();        }        // 返回一个“value迭代器”        Iterator<V> newValueIterator()   {            return new ValueIterator();        }        // 返回一个“entry迭代器”        Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator()   {            return new EntryIterator();        }        // HashMap的Entry对应的集合        private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;        // 返回“key的集合”，实际上返回一个“KeySet对象”        public Set<K> keySet() {            Set<K> ks = keySet;            return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));        }        // Key对应的集合        // KeySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的Key。        private final class KeySet extends AbstractSet<K> {            public Iterator<K> iterator() {                return newKeyIterator();            }            public int size() {                return size;            }            public boolean contains(Object o) {                return containsKey(o);            }            public boolean remove(Object o) {                return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;            }            public void clear() {                HashMap.this.clear();            }        }        // 返回“value集合”，实际上返回的是一个Values对象        public Collection<V> values() {            Collection<V> vs = values;            return (vs != null ? vs : (values = new Values()));        }        // “value集合”        // Values继承于AbstractCollection，不同于“KeySet继承于AbstractSet”，        // Values中的元素能够重复。因为不同的key可以指向相同的value。        private final class Values extends AbstractCollection<V> {            public Iterator<V> iterator() {                return newValueIterator();            }            public int size() {                return size;            }            public boolean contains(Object o) {                return containsValue(o);            }            public void clear() {                HashMap.this.clear();            }        }        // 返回“HashMap的Entry集合”        public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {            return entrySet0();        }        // 返回“HashMap的Entry集合”，它实际是返回一个EntrySet对象        private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {            Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;            return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());        }        // EntrySet对应的集合        // EntrySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有重复的EntrySet。        private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {            public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {                return newEntryIterator();            }            public boolean contains(Object o) {                if (!(o instanceof Map.Entry))                    return false;                Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;                Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());                return candidate != null && candidate.equals(e);            }            public boolean remove(Object o) {                return removeMapping(o) != null;            }            public int size() {                return size;            }            public void clear() {                HashMap.this.clear();            }        }        // java.io.Serializable的写入函数        // 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中        private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)            throws IOException        {            Iterator<Map.Entry<K,V>> i =                (size > 0) ? entrySet0().iterator() : null;            // Write out the threshold, loadfactor, and any hidden stuff            s.defaultWriteObject();            // Write out number of buckets            s.writeInt(table.length);            // Write out size (number of Mappings)            s.writeInt(size);            // Write out keys and values (alternating)            if (i != null) {                while (i.hasNext()) {                Map.Entry<K,V> e = i.next();                s.writeObject(e.getKey());                s.writeObject(e.getValue());                }            }        }        private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;        // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出        // 将HashMap的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出        private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)             throws IOException, ClassNotFoundException        {            // Read in the threshold, loadfactor, and any hidden stuff            s.defaultReadObject();            // Read in number of buckets and allocate the bucket array;            int numBuckets = s.readInt();            table = new Entry[numBuckets];            init();  // Give subclass a chance to do its thing.            // Read in size (number of Mappings)            int size = s.readInt();            // Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap            for (int i=0; i<size; i++) {                K key = (K) s.readObject();                V value = (V) s.readObject();                putForCreate(key, value);            }        }        // 返回“HashMap总的容量”        int   capacity()     { return table.length; }        // 返回“HashMap的加载因子”        float loadFactor()   { return loadFactor;   }    }   

总结

1、首先要清楚HashMap的存储结构，如下图所示：

图中，紫色部分即代表哈希表，也称为哈希数组，数组的每个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，如果不同的key映射到了数组的同一位置处，就将其放入单链表中。

2、首先看链表中节点的数据结构：

// Entry是单向链表。    // 它是 “HashMap链式存储法”对应的链表。    // 它实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {        final K key;        V value;        // 指向下一个节点        Entry<K,V> next;        final int hash;        // 构造函数。        // 输入参数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {            value = v;            next = n;            key = k;            hash = h;        }        public final K getKey() {            return key;        }        public final V getValue() {            return value;        }        public final V setValue(V newValue) {            V oldValue = value;            value = newValue;            return oldValue;        }        // 判断两个Entry是否相等        // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。        // 否则，返回false        public final boolean equals(Object o) {            if (!(o instanceof Map.Entry))                return false;            Map.Entry e = (Map.Entry)o;            Object k1 = getKey();            Object k2 = e.getKey();            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {                Object v1 = getValue();                Object v2 = e.getValue();                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))                    return true;            }            return false;        }        // 实现hashCode()        public final int hashCode() {            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^                   (value==null ? 0 : value.hashCode());        }        public final String toString() {            return getKey() + "=" + getValue();        }        // 当向HashMap中添加元素时，绘调用recordAccess()。        // 这里不做任何处理        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {        }        // 当从HashMap中删除元素时，绘调用recordRemoval()。        // 这里不做任何处理        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {        }    }   

它的结构元素除了key、value、hash外，还有next，next指向下一个节点。另外，这里覆写了equals和hashCode方法来保证键值对的独一无二。

3、HashMap共有四个构造方法。

构造方法中提到了两个很重要的参数：初始容量和加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中槽的数量（即哈希数组的长度），初始容量是创建哈希表时的容量（从构造函数中可以看出，如果不指明，则默认为16），加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 resize 操作（即扩容）。

下面说下加载因子，如果加载因子越大，对空间的利用更充分，但是查找效率会降低（链表长度会越来越长）；如果加载因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（很多空间还没用，就开始扩容了），对空间造成严重浪费。如果我们在构造方法中不指定，则系统默认加载因子为0.75，这是一个比较理想的值，一般情况下我们是无需修改的。

另外，无论我们指定的容量为多少，构造方法都会将实际容量设为不小于指定容量的2的次方的一个数，且最大值不能超过2的30次方

4、HashMap中key和value都允许为null。

5、要重点分析下HashMap中用的最多的两个方法put和get。先从比较简单的get方法着手，源码如下：

// 获取key对应的value    public V get(Object key) {        if (key == null)            return getForNullKey();        // 获取key的hash值        int hash = hash(key.hashCode());        // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];             e != null;             e = e.next) {            Object k;    //判断key是否相同          if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))                return e.value;        }  //没找到则返回null      return null;    }    

// 获取“key为null”的元素的值
// HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！
private V getForNullKey() {
for (Entry

  // 将“key-value”添加到HashMap中      public V put(K key, V value) {          // 若“key为null”，则将该键值对添加到table[0]中。          if (key == null)              return putForNullKey(value);          // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其添加到该哈希值对应的链表中。          int hash = hash(key.hashCode());          int i = indexFor(hash, table.length);          for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {              Object k;              // 若“该key”对应的键值对已经存在，则用新的value取代旧的value。然后退出！              if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {                  V oldValue = e.value;                  e.value = value;                  e.recordAccess(this);                  return oldValue;              }          }          // 若“该key”对应的键值对不存在，则将“key-value”添加到table中          modCount++;  //将key-value添加到table[i]处        addEntry(hash, key, value, i);          return null;      }   

如果key为null，则将其添加到table[0]对应的链表中，putForNullKey的源码如下：

// putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对添加到table[0]位置    private V putForNullKey(V value) {        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {            if (e.key == null) {                V oldValue = e.value;                e.value = value;                e.recordAccess(this);                return oldValue;            }        }        // 如果没有存在key为null的键值对，则直接题放到table[0]处!        modCount++;        addEntry(0, null, value, 0);        return null;    }  

如果key不为null，则同样先求出key的hash值，根据hash值得出在table中的索引，而后遍历对应的单链表，如果单链表中存在与目标key相等的键值对，则将新的value覆盖旧的value，比将旧的value返回，如果找不到与目标key相等的键值对，或者该单链表为空，则将该键值对插入到改单链表的头结点位置（每次新插入的节点都是放在头结点的位置），该操作是有addEntry方法实现的，它的源码如下：

// 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {        // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];        // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，        // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);        // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小        if (size++ >= threshold)            resize(2 * table.length);    }   

注意这里倒数第三行的构造方法，将key-value键值对赋给table[bucketIndex]，并将其next指向元素e，这便将key-value放到了头结点中，并将之前的头结点接在了它的后面。该方法也说明，每次put键值对的时候，总是将新的该键值对放在table[bucketIndex]处（即头结点处）。

两外注意最后两行代码，每次加入键值对时，都要判断当前已用的槽的数目是否大于等于阀值（容量*加载因子），如果大于等于，则进行扩容，将容量扩为原来容量的2倍。

6、关于扩容。上面我们看到了扩容的方法，resize方法，它的源码如下：

// 重新调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的单位    void resize(int newCapacity) {        Entry[] oldTable = table;        int oldCapacity = oldTable.length;        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {            threshold = Integer.MAX_VALUE;            return;        }        // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的全部元素添加到“新HashMap”中，        // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];        transfer(newTable);        table = newTable;        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);    }    

很明显，是新建了一个HashMap的底层数组，而后调用transfer方法，将就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新计算元素在新的数组中的索引位置）。transfer方法的源码如下：

// 将HashMap中的全部元素都添加到newTable中    void transfer(Entry[] newTable) {        Entry[] src = table;        int newCapacity = newTable.length;        for (int j = 0; j < src.length; j++) {            Entry<K,V> e = src[j];            if (e != null) {                src[j] = null;                do {                    Entry<K,V> next = e.next;                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);                    e.next = newTable[i];                    newTable[i] = e;                    e = next;                } while (e != null);            }        }    }    

很明显，扩容是一个相当耗时的操作，因为它需要重新计算这些元素在新的数组中的位置并进行复制处理。因此，我们在用HashMap的时，最好能提前预估下HashMap中元素的个数，这样有助于提高HashMap的性能。

7、注意containsKey方法和containsValue方法。

前者直接可以通过key的哈希值将搜索范围定位到指定索引对应的链表，而后者要对哈希数组的每个链表进行搜索。

8、我们重点来分析下求hash值和索引值的方法，这两个方法便是HashMap设计的最为核心的部分，二者结合能保证哈希表中的元素尽可能均匀地散列。

计算哈希值的方法如下：

static int hash(int h) {          h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);          return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);      }  

它只是一个数学公式，IDK这样设计对hash值的计算，自然有它的好处，至于为什么这样设计，我们这里不去追究，只要明白一点，用的位的操作使hash值的计算效率很高。

由hash值找到对应索引的方法如下：

static int indexFor(int h, int length) {          return h & (length-1);      } 

这个我们要重点说下，我们一般对哈希表的散列很自然地会想到用hash值对length取模（即除法散列法），Hashtable中也是这样实现的，这种方法基本能保证元素在哈希表中散列的比较均匀，但取模会用到除法运算，效率很低，HashMap中则通过h&(length-1)的方法来代替取模，同样实现了均匀的散列，但效率要高很多，这也是HashMap对Hashtable的一个改进。

接下来，我们分析下为什么哈希表的容量一定要是2的整数次幂。首先，length为2的整数次幂的话，h&(length-1)就相当于对length取模，这样便保证了散列的均匀，同时也提升了效率；其次，length为2的整数次幂的话，为偶数，这样length-1为奇数，奇数的最后一位是1，这样便保证了h&(length-1)的最后一位可能为0，也可能为1（这取决于h的值），即与后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便可以保证散列的均匀性，而如果length为奇数的话，很明显length-1为偶数，它的最后一位是0，这样h&(length-1)的最后一位肯定为0，即只能为偶数，这样任何hash值都只会被散列到数组的偶数下标位置上，这便浪费了近一半的空间，因此，length取2的整数次幂，是为了使不同hash值发生碰撞的概率较小，这样就能使元素在哈希表中均匀地散列。