数据结构：HashMap

一 ：特点：

1.HashMap根据hashCode值存储数据，具有很快的访问速度
2.HashMap是非线性安全的
3.插入和删除数据效率比较高

二：组成：

数组+(链表或红黑树)
1.HashMap是一个数组
2.数组中每一个元素是一个单向链表
3.Java8中引入了红黑树

查找的时候根据hash值能够快速定位到数组的下标，之后需要链表一个一个比较下去才能找到需要的，时间复杂度取决于链表的长度及要找的数据的位置，为O(n)。为了减少时间复杂度，当链表中的元素超过8个以后，会将链表转化为红黑树(时间复杂度为O(logN))

三：HashMap中的put()和get()实现原理

1.put()

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node[] tab; Node p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

一：调用hash函数将key转化为Hash值

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

二：将hash,key, value放到Node对象中
三：放入第一个元素时table为空，触发resize方法，初始化数组

 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;

四：n是数组的长度，不管hash的值是什么，经过(n - 1) & hash计算出来的i 的值一定在n-1之间。刚好是底层数组的合法下标，用i这个下标值去底层数组里去取值，如果为null，创建一个Node放到数组下标为i的位置，否则向里面添加元素。

    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

2.get()

1.先调用k的hashCode()方法得出哈希值

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

2.如果table中有元素往下执行，否则返回null

    final Node getNode(int hash, Object key) {
        Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

3.如果要查找的元素是第一个则返回第一个元素

4.判断是否红黑树，是则红黑树中查找，否则do while循环遍历

        if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }

四 :红黑树基础

1.红黑树是一种近似平衡的二叉查找树，其主要的优点就是“平衡“，即左右子树高度几乎一致，以此来防止树退化为链表，通过这种方式来保障查找的时间复杂度为 log(n)，而链表查询的复杂度为O(n),HashMap引入红黑树为了防止链表过长影响查询速度。
2.红黑树并不是完全平衡，在与平衡二叉树的时间复杂度相差不大情况下，保证每次插入最多只需要三次旋转就能达到平衡，实现起来更为简单，而平衡二叉树实现起来过于复杂。
3.每个节点必须只能是红色或者黑色，跟节点必须是黑色。
4.红色的节点，叶节点只能是黑色。
5.从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。