面试官经常被问到的问题，Java中的HashMap

        想必经历过面试的人很多都能被问到这个问题，当然小编也不例外，今天就给大家剖析一下HashMap在jdk1.8中的结构及其使用，分享在这，从中自己也在学习，不断积累技术和大家一起分享

一：概述

      HashMap最早在jdk1.2中就存在了，HashMap继承自父类（AbstractMap），实现了Map、Cloneable、Serializable接口，底层思想是基于散列算法实现的，HashMap可以用null作为键，也可以用null作为值，当存储的键为null时，对应计算的结果是0，用0作为键值的，HashMap不是线程安全的，如果使用HashMap要满足线程安全，可以使用Collectio类的的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap类。

一：数据的存储结构

      在jdk1.7中的HashMap中的数据结构是数组+单链表的组合，使用链表处理hash值冲突的元素，而存在的问题就是当hash键值相等的情况较多时，都会将值保存在一个单链表上，也就是其中的一个桶中，导致通过key值去查找效率很低，所以在jdk1.8中，HashMap采用了数组+链表+红黑树来实现，这在结构上与jdk 1.7最大的不同，而在jdk1.8中，如果hash键值冲突较多时，单链表的长度超过规定的临界值(8)时,就会将链表转换成红黑树的结构存储，这样就能高效的查询，提高HashMap的查询效率。

      1. HashMap成员变量: 

            * The default initial capacity - MUST be a power of two.

            *  默认HashMap初始化的容量为16，且长度必须为2的幂等

            */

            static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

        /**

            * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

                * 数组是存储HashMap的链表表头

            */

            transient Entry[] table

            /** 最大初始容量，2^30 */

            static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

          /** 负载因子，默认0.75，负载因子越小，hash冲突机率越低 */

          static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

          /** 初始化一个Entry的空数组 */

          static final Entry[] EMPTY_TABLE = {};

          /** HashMap实际存储的元素个数 */

          transient int size;

          /** 临界值（HashMap 实际能存储的大小）,公式为(threshold = capacity * loadFactor) */

          int threshold;

          /** 负载因子 */

        final float loadFactor;

          /** HashMap的结构被修改的次数，用于迭代器 */

        transient int modCount;

2：HashMap的数组

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图1

3：红黑树结构及性质介绍

    红黑树其实就是一种自平衡的二叉查找树，他这个自平衡的特性就是针对HashMap中链表可能会很长，做出的优化。红黑树是每个节点都带有颜色属性的二叉查找树，颜色或红色或黑色。在二叉查找中有的性质外，红黑树也有自己的特点:

特点1. 节点都是红色或黑色，所以称为红黑树。

特点2. 树的根节点是黑色。

特点3. 每个叶节点（NIL节点，空节点）是黑色的。

特点4. 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)

特点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。

static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {

    TreeNode parent;  // 父节点

    TreeNode left; //左子树

    TreeNode right;//右子树

    TreeNode prev;    // needed to unlink next upon deletion

    boolean red;    //颜色属性

    TreeNode(int hash, K key, V val, Node next) {

        super(hash, key, val, next);

    }

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4:HashMap的扩容机制

    HashMap中含有resize()方法，当HashMap的元素个数超过数组的容量长度(length)HashMap就会进行扩容,默认情况下数组容量是16,当HashMap中的元素个数超过12个时(16*0.75 == 12),就超过了临界值(也就是源码中的threshold),这时，HashMap就需要把数组大小扩容到原来的一倍,然后通过rehash(再哈希),重新计算每个元素在数组中的位置.

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