HashMap那些事

一、hashMap的工作原理
HashMap是基于链地址法的原理，使用put(key, value)存储对象到HashMap中，使用get(key)从HashMap中获取对象。

   当我们给put()方法传递键和值时，我们先对键调用hashCode()方法计算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)，储存Node对象。

   使用get(key)从HashMap中获取对象时，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。

二、hash 算法和寻址算法

hash() 方法

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

h = key.hashCode() 表示 h 是 key 对象的 hashCode 返回值；
h >>> 16 是 h 右移 16 位，因为 int 是 4 字节，32 位，所以右移 16 位后变成：左边 16 个 0 + 右边原 h 的高 16 位；
最后把这两个进行异或返回。

异或：二进制位运算。如果一样返回 0，不一样则返回 1。

putVal() 中寻址部分

tab[i = (n - 1) & hash]

tab 就是 HashMap 里的 table 数组 Node[] table ；
n 是这个数组的长度 length；
hash 就是上面 hash() 方法返回的值；

1、寻址为什么不用取模？

对于上面寻址算法，由于计算机对比取模，与运算会更快。所以为了效率，HashMap 中规定了哈希表长度为 2 的 k 次方，而 2^k-1 转为二进制就是 k 个连续的 1，那么 hash & (k 个连续的 1) 返回的就是 hash 的低 k 个位，该计算结果范围刚好就是 0 到 2^k-1，即 0 到 length - 1，跟取模结果一样。
也就是说，哈希表长度 length 为 2 的整次幂时， hash & (length - 1) 的计算结果跟 hash % length 一样，而且效率还更好。

利用位运算代替取模运算，可以大大提高程序的计算效率。位运算可以直接对内存数据进行操作，不需要转换成十进制，因此效率要高得多。

2、为什么不直接用 hashCode() 而是用它的高 16 位进行异或计算新 hash 值？

int 类型占 32 位，可以表示 2^32 种数（范围：-2^31 到 2^31-1），而哈希表长度一般不大，在 HashMap 中哈希表的初始化长度是 16（HashMap 中的 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY），如果直接用 hashCode 来寻址，那么相当于只有低 4 位有效，其他高位不会有影响。这样假如几个 hashCode 分别是 210、220、2^30，那么寻址结果 index 就会一样而发生冲突，所以哈希表就不均匀分布了。
为了减少这种冲突，HashMap 中让 hashCode 的高位也参与了寻址计算（进行扰动），即把 hashCode 高 16 位与 hashCode 进行异或算出 hash，然后根据 hash 来做寻址。