【Java集合源码剖析】HashMap源码剖析

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HashMap简介

    HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）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;   }  } 

几点总结

    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<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {              if (e.key == null)                  return e.value;          }          return null;      }  

    首先，如果key为null，则直接从哈希表的第一个位置table[0]对应的链表上查找。记住，key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中，当然不一定是存放在头结点table[0]中。

    如果key不为null，则先求的key的hash值，根据hash值找到在table中的索引，在该索引对应的单链表中查找是否有键值对的key与目标key相等，有就返回对应的value，没有则返回null。

    put方法稍微复杂些，代码如下：

    // 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，则直接题阿见到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。

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