java HashMap的实现原理

Java中的HashMap是根据Hash表（散列表）来实现的，

Hash表的模型

Hash表的一些概念。

 1> capacity是指hash表的长度，size是Hash表里面实际元素的个数，size/capacity 称为装填因子，用来表示关键字个数和表长度的比值。loadFactory是所能允许的最大的元素个数填满hash表的最大比例，也就是最大的装填因子。

threshold（Hash表里面所能容纳的最多元素的个数）= capacity * loadFactory.

put 函数的实现

1>首先依据hash函数根据key的hashCode值来计算hash值，找到该元素应该放置的位置。即Index = hash(key.hashCode())

2> 如果该index位置为空，即没有发生碰撞，则将节点（包括key,value）放在该位置上。函数结束

3> 如果碰撞了，则以链表形式存放在该位置的链表中。

4> 如果节点已经存在，那么用新的value值替换旧的value值。

5> 如果hash表的元素个数超过threshold，则resize  Hash表。

get函数的实现

1> 通过hash(key.hashCode())计算出该key的index值，然后去hash表里面找，然后根据key.equals(node.key)来判断是不是该节点，如果找到，就返回这个节点的value值

2> 否则就要去该位置对应的链表里面来查找。

 总结

我们现在可以回答开始的几个问题，加深对HashMap的理解：

1. 什么时候会使用HashMap？他有什么特点？
是基于Map接口的实现，存储键值对时，它可以接收null的键值，是非同步的，HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象。

2. 你知道HashMap的工作原理吗？
通过hash的方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象时，我们将K/V传给put方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过Load Facotr则resize为原来的2倍)。获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。

3. 你知道get和put的原理吗？equals()和hashCode()的都有什么作用？
通过对key的hashCode()进行hashing，并计算下标( n-1 & hash)，从而获得buckets的位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树中去查找对应的节点

4. 你知道hash的实现吗？为什么要这样实现？
在Java 1.8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中，同时不会有太大的开销。

5. 如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？
如果超过了负载因子(默认0.75)，则会重新resize一个原来长度两倍的HashMap，并且重新调用hash方法。