java提高（9）---HashMap解析
HashMap解析(一)
平时一直再用hashmap并没有稍微深入的去了解它，自己花点时间想往里面在深入一点，发现它比arraylist难理解很多。
数据结构中有数组和链表来实现对数据的存储，但这两者基本上是两个极端。
数组：数组存储区间是连续的，占用内存严重，故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小，为O(1)；数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；
链表：链表存储区间离散，占用内存比较宽松，故空间复杂度很小，但时间复杂度很大，达O（N）。链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。
一、HashMap的数据结构
HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。看下面图；来理解：
从上图中可以看出，HashMap底层就是一个数组结构，只数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。
transient Entry[] table; static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; V value; Entry<K,V> next; final int hash; …… }
可以看出，Entry就是数组中的元素，每个 Map.Entry 其实就是一个key-value对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表。
二、HashMap的存取实现
存储
public V put(K key, V value) { // HashMap允许存放null键和null值。 // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。 if (key == null) return putForNullKey(value); // 根据key的keyCode重新计算hash值。 int hash = hash(key.hashCode()); // 搜索指定hash值在对应table中的索引。 int i = indexFor(hash, table.length); // 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素。 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } // 如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。 modCount++; // 将key、value添加到i索引处。 addEntry(hash, key, value, i); return null; }
从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标）， 如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那
么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。
ddEntry(hash, key, value, i)方法根据计算出的hash值，将key-value对放在数组table的i索引处。addEntry 是 HashMap 提供的一个包访问权限的方法，代码如下：
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { // 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; // 将新创建的 Entry 放入 bucketIndex 索引处，并让新的 Entry 指向原来的 Entry table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); // 如果 Map 中的 key-value 对的数量超过了极限 if (size++ >= threshold) // 把 table 对象的长度扩充到原来的2倍。 resize(2 * table.length); }
当系统决定存储HashMap中的key-value对时，完全没有考虑Entry中的value，仅仅只是根据key来计算并决定每个Entry的存储位置。我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的
存储位置之后，value 随之保存在那里即可。
读取
public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey(); int hash = hash(key.hashCode()); 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.equals(k))) return e.value; } return null; }
有了上面存储时的hash算法作为基础，理解起来这段代码就很容易了。从上面的源代码中可以看出：
从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。
归纳
1）hashMap的key允许为null，当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。
2）判断是否key值唯一的标准，是通过对key值的hashCode计算得出，通过通过key获取value值时也是计算key的hashCode的值去找value值。
3）HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理，这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对，当需要存储一个 Entry 对象时，会根据hash算法来决定
其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
三、hashmap源码解读
HashMap有两个参数影响其性能：初始容量和加载因子。默认初始容量是16，加载因子是0.75。容量是哈希表中桶(Entry数组)的数量，初始容量只是哈希表在创建时的容量。
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，通过调用 rehash 方法将容量翻倍。
HashMap中定义的成员变量如下：
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;// 默认初始容量为16，必须为2的幂 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;// 最大容量为2的30次方 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;// 默认加载因子0.75 transient Entry<K,V>[] table;// Entry数组，哈希表，长度必须为2的幂 transient int size;// 已存元素的个数 int threshold;// 下次扩容的临界值，size>=threshold就会扩容 final float loadFactor;// 加载因子
HashMap一共重载了4个构造方法，分别为：
HashMap()
构造一个具有默认初始容量 (16) 和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
HashMap(int initialCapacity)
构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。
HashMap(Map<? extendsK,? extendsV> m)
构造一个映射关系与指定 Map 相同的 HashMap。
看一下第三个构造方法源码，其它构造方法最终调用的都是它。
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { // 参数判断，不合法抛出运行时异常 if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity); if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor); // Find a power of 2 >= initialCapacity // 这里需要注意一下 int capacity = 1; while (capacity < initialCapacity) capacity <<= 1; // 设置加载因子 this.loadFactor = loadFactor; // 设置下次扩容临界值 threshold = (int)Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); // 初始化哈希表 table = new Entry[capacity]; useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() && (capacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD); init(); }
参考
3、 Java容器（四）：HashMap（Java 7）的实现原理
水滴石穿，成功的速度一定要超过父母老去的速度！ 少尉【5】
