HashMap总结

本文所使用的源码来自jdk1.8
1、存储
HashMap之所以访问很快，内部机制是通过数组+链表（链表长度大于8则转为红黑树）来实现的。
HashMap中最顶层的结构是哈希桶数组：

transient Node<K,V>[] table;

其中，Node即表示数组的一个元素，也是一个单向链表，结构如下：

    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {        final int hash;        final K key;        V value;        Node<K,V> next;

HashMap的目的是为了快速访问数据，数组的访问效率是最快的，而链表的遍历就慢多了。为了体现HashMap的访问速度，要预估好HashMap存储的k-v对的数量，尽量保证一半左右的数组是空的，并且要求key的hashCode的质量，使数据能够尽可能平均分配到各个Hash桶中，也就是让链表的长度尽可能短。
HashMap中默认的值是0.75，即存储的k-v对的数量建议小于数组长度*0.75。如果超出这个值，Hash桶数组会进行扩容。可以通过预估数据量以及设置threshold的值来降低HashMap的扩容的影响。

transient int size;//包含的k-v对transient int modCount;int threshold;//能容纳的k-v对极限，为length*loadFactor 超过需要进行扩容final float loadFactor;//负载因子，通常为0.75

2、get方法
get方法首先对key做hash，通过(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)来计算出key对应的hash值，再通过table.length & hash值来找出哈希桶数组（即上面说的table）中对应的下标（其实就是取余，但效率更高），即找到key所在的链表（或红黑树）。进而寻找key对应的Node。

public V get(Object key) {        Node<K,V> e;        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;    }    static final int hash(Object key) {        int h;        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);    }    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {            //在table中找到key所在的链表，先判断链表头的项是否为所需            if (first.hash == hash && // always check first node                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                return first;            if ((e = first.next) != null) {              //判断是否为红黑树，调用红黑树的方法进行获取                if (first instanceof TreeNode)                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);              //不是红黑树，遍历链表方法进行获取                do {                    if (e.hash == hash &&                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                        return e;                } while ((e = e.next) != null);            }        }        return null;    }

3、put方法

public V put(K key, V value) {        return putVal(hash(key), key, value, false, true);    }final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,                   boolean evict) {        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;        //table为空则创建        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)            n = (tab = resize()).length;            //算出数组索引，如果为空则创建        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);        else {            Node<K,V> e; K k;            //节点key存在直接覆盖value            if (p.hash == hash &&                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                e = p;                //是红黑树直接做put            else if (p instanceof TreeNode)                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);                //为链表，先遍历            else {                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                    if ((e = p.next) == null) {                        p.next = newNode(hash, key, value, null);                        //链表长度大于8，转换为红黑树                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st                            treeifyBin(tab, hash);                        break;                    }                    if (e.hash == hash &&                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                        break;                    p = e;                }            }            if (e != null) { // existing mapping for key                V oldValue = e.value;                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                    e.value = value;                afterNodeAccess(e);                return oldValue;            }        }        ++modCount;        //容量过大，扩容        if (++size > threshold)            resize();        afterNodeInsertion(evict);        return null;    }

4、resize方法
HashMap有扩容机制，put时如果包含的k-v对超过了允许的数量，HashMap会进行扩容，每次数组容量翻倍（初试为16，达到极限不再扩容），即新建一个新的容量翻倍的数组，再把原数据拷贝过来。

5、多线程相关
HashMap不是线程安全的，多线程代码中要慎用。

6、entrySet，keySet。
由于Set一般都是使用Map来实现的，因而不应该维持一个set或者新建一个set。这些方法原理都一样，我们以entrySet为例来阐述。

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {        Set<Map.Entry<K,V>> es;        return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;    }

EntrySet是一个内部类，包含Set的各种行为，就以最常见的遍历来说吧。常规做法是通过iterator（）来遍历，iterator其实是返回一个HashIterator的子类，next（）和HashNext方法其实是借助于对HashMap的table（即哈希桶数组）的遍历来实现的。

public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {            return new EntryIterator();        }final class EntryIterator extends HashIterator        implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {        public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }    }abstract class HashIterator {        Node<K,V> next;        // next entry to return        Node<K,V> current;     // current entry        int expectedModCount;  // for fast-fail        int index;             // current slot    final Node<K,V> nextNode() {            Node<K,V>[] t;            Node<K,V> e = next;            if (modCount != expectedModCount)                throw new ConcurrentModificationException();            if (e == null)                throw new NoSuchElementException();            if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);            }            return e;        }

总结起来就是entrySet并未新建一个Map的备份或者拷贝，而是通过内部类直接对HashMap中table的访问来进行遍历和访问。