Java核心基础篇(三)——HashMap

一、HashMap的存储原理
1、重要成员变量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;    // aka 16 //默认的初始化容量
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;        //加载因子
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;                      //链表转成红黑树的阙值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;                //红黑树转成链表的阙值
int threshold; //扩容的阙值
transient int size; //HashMap的大小

2、存储数据结构
（1）主要使用了哈希表(数组+链表)及红黑树。红黑树是一颗近似平衡(左右子树高度一致)的二叉查找树(左节点比当前节点小，右节点比当前节点大)。
（2）元素以键值对的形式存放，并且允许null键和null值；key值唯一，无序的。
（3）HashMap是线程不安全的，多线程环境中推荐是ConcurrentHashMap。

3、整体存储过程
//public V put(K key, V value);
（1）判断数组是否空，是则使用resize()进行数组的初始化，否则执行（2）；
（2）通过key的hash值找到对应数组的索引位置，判断该位置内容是否为空，空则直接存储，否则执行（3）；
（3）判断数组当前位置的对象与待添加对象是否一致(hash和key)，一致则直接覆盖，否则执行（4）；
（4）判断当前节点是否为树节点即是否已转化为红黑树，是则直接添加，否则执行（5）；
（5）对当前链表从头到尾进行查询，判断当前结点是否与待插入对象一致，是则直接覆盖；否则执行（6）
（6）链表末尾进行添加，判断当前链表结点数是否达到了要树化的阙值TREEIFY_THRESHOLD，是则调用treeifyBin()进行树化；
（7）判断HashMap的长度是否达到了要扩容的阙值，是则调用resize()进行扩容。

4、树化
//final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash);
说明：就是链表转成红黑树的过程。
（1）判断数组长度小于默认最大数组长度64时，进行扩容；
（2）通过循环，实现将链表结点转化为树节点，同时生成双向链表；
（3）调用final void treeify(Node<K,V>[] tab)生成平衡的二叉查找树；

5、扩容
//final Node<K,V>[] resize();
说明：就是对固定长度的数组进行扩大到另一个长度(原因为随着数据越来越多，碰撞即发生哈希冲突的可能性加大)，原数组的元素得重新计算位置及回填的过程(此过程比较耗性能)；
（1）当原数组长度>0时，对原始数组进行扩容，长度为原来的2倍(<<1)，阙值也为原来的2倍(<<1)；
（2）当原数组长度<=0时，进行数组进行初始化，容量为默认16，阙值为16*.075(加载因子，即系数)；
（3）原数组的元素得重新计算位置及回填