从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。
HashMap其实也是一个线性的数组实现的,所以可以理解为其存储数据的容器就是一个线性数组。这可能让我们很不解，一个线性的数组怎么实现按键值对来存取数据呢？这里HashMap有做一些处理。
首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。
/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry[] table;
2. HashMap的存取实现
既然是线性数组，为什么能随机存取？这里HashMap用了一个小算法，大致是这样实现：
// 存储时:
int hash
= key.hashCode();
// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值
int index
= hash
% Entry[].length;
Entry[index]
= value;
// 取值时:
int hash
= key.hashCode();
int index
= hash
% Entry[].length;
return Entry[index];
1）put
疑问：如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？
这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。打个比方， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素（在前面进行插入）。到这里为止，HashMap的大致实现，我们应该已经清楚了。
public V put(K key, V value) {
if (key ==
null)
return
putForNullKey(value);
//null总是放在数组的第一个链表中
int hash =
hash(key.hashCode());
int i =
indexFor(hash,
table.
length);
//遍历链表
for (Entry e =
table[i]; e !=
null; e = e.
next) {
Object k;
//如果key在链表中已存在，则替换为新value
if (e.
hash == hash && ((k = e.
key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.
value;
e.
value = value;
e.recordAccess(
this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return
null;
}
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry e =
table[bucketIndex];
table[bucketIndex] =
new Entry(hash, key, value, e);
//参数e, 是Entry.next
//如果size超过threshold，则扩充table大小。再散列
if (
size++ >=
threshold)
resize(2 *
table.
length);
}
当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个index的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因子，随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。
2）get
public V get(Object key) {
if (key ==
null)
return getForNullKey();
int hash =
hash(key.hashCode());
//先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表
for (Entry 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;
}
3）null key的存取
null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry e =
table[0]; e !=
null; e = e.
next) {
if (e.
key ==
null) {
V oldValue = e.
value;
e.
value = value;
e.recordAccess(
this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0,
null, value, 0);
return
null;
}
private V getForNullKey() {
for (Entry e =
table[0]; e !=
null; e = e.
next) {
if (e.
key ==
null)
return e.
value;
}
return
null;
}
4）确定数组index：hashcode % table.length取模
HashMap存取时，都需要计算当前key应该对应Entry[]数组哪个元素，即计算数组下标；算法如下：
/**
* Returns index for hash code h.
*/
static
int indexFor(
int h,
int length) {
return h & (length-1);
}
按位取并，作用上相当于取模mod或者取余%。
这意味着数组下标相同，并不表示hashCode相同。
5）table初始大小
public HashMap(
int initialCapacity,
float loadFactor) {
.....
// Find a power of 2 >= initialCapacity
int capacity = 1;
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;
this.
loadFactor = loadFactor;
threshold = (
int)(capacity * loadFactor);
table =
new Entry[capacity];
init();
}
注意table初始大小并不是构造函数中的initialCapacity！！
而是 >= initialCapacity的2的n次幂！！！！因为里面有移位操作，这样初始化更方便
3. 解决hash冲突的办法
- 开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列）
- 再哈希法
- 链地址法
- 建立一个公共溢出区
Java中hashmap的解决办法就是采用的链地址法。
4. 再散列resize/rehash过程
当哈希表的容量超过默认容量时，必须调整table的大小。当容量已经达到最大可能值时，那么该方法就将容量调整到Integer.MAX_VALUE返回，这时，需要创建一张新表，将原表的映射到新表中。
扩容的过程：
//初始化一个新的Entry数组
//！！将数据转移到新的Entry数组里
//HashMap的table属性引用新的Entry数组
//修改阈值
/**
* Rehashes the contents of this map into a new array with a
* larger capacity. This method is called automatically when the
* number of keys in this map reaches its threshold.
*
* If current capacity is MAXIMUM_CAPACITY, this method does not
* resize the map, but sets threshold to Integer.MAX_VALUE.
* This has the effect of preventing future calls.
*
* @param newCapacity the new capacity, MUST be a power of two;
* must be greater than current capacity unless current
* capacity is MAXIMUM_CAPACITY (in which case value
* is irrelevant).
*/
void resize(
int newCapacity) {
Entry[] oldTable =
table;
int oldCapacity = oldTable.
length;
if (oldCapacity ==
MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.
MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable =
new Entry[newCapacity]; //初始化一个新的Entry数组
transfer(newTable);
//！！将数据转移到新的Entry数组里
table = newTable;
//HashMap的table属性引用新的Entry数组
threshold = (
int)(newCapacity *
loadFactor);
//修改阈值
}
/**
* Transfers all entries from current table to newTable.
*/
void transfer(Entry[] newTable) {
Entry[] src =
table;
int newCapacity = newTable.
length;
for (
int j = 0; j < src.
length; j++) {
Entry e = src[j];
if (e !=
null) {
src[j] =
null;
do {
Entry next = e.
next;
//重新计算index
int i =
indexFor(e.
hash, newCapacity);
e.
next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
while (e !=
null);
}
}
}
这里存在一个问题，即使负载因子和Hash算法设计的再合理，也免不了会出现拉链过长的情况，一旦出现拉链过长，则会严重影响HashMap的性能。于是，在JDK1.8版本中，对数据结构做了进一步的优化，引入了红黑树。而当链表长度太长（默认超过8）时，链表就转换为红黑树，利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能，其中会用到红黑树的插入、删除、查找等算法。
遍历table[i]，判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入操作；遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可；
