HashMap数据结构

HashMap概述
HashMap是基于哈希表的Map接口实现的，它存储的是内容是键值对映射。此类不保证映 射的顺序，假定哈希函数将元素适当的分布在各桶之间，可为基本操作(get和put)提供稳定的性能。

HashMap在JDK1.8以前数据结构和存储原理
【链表散列】
首先我们要知道什么是链表散列？通过数组和链表结合在一起使用，就叫做链表散列。这其实就是
hashmap存储的原理图。

【HashMap的数据结构和存储原理】
HashMap的数据结构就是用的链表散列。那HashMap底层是怎么样使用这个数据结构进行数据存取的呢？分成两个部分：
第一步：HashMap内部有一个entry的内部类，其中有四个属性，我们要存储一个值，则需要一个key 和一个value，存到map中就会先将key和value保存在这个Entry类创建的对象中。

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { 
final K key;	//就是我们说的map的key
V value;	//value值，这两个都不陌生
Entry<K,V> next;//指向下一个entry对象int hash;//通过key算过来的你hashcode值。
}

Entry的物理模型图：

第二步：构造好了entry对象，然后将该对象放入数组中，如何存放就是这hashMap的精华所在了。
大概的一个存放过程是：通过entry对象中的hash值来确定将该对象存放在数组中的哪个位置上，如果在这个位置上还有其他元素，则通过链表来存储这个元素。

【Hash存放元素的过程】
通过key、value封装成一个entry对象，然后通过key的值来计算该entry的hash值，通过entry的hash 值和数组的长度length来计算出entry放在数组中的哪个位置上面，每次存放都是将entry放在第一个位置。在这个过程中，就是通过hash值来确定将该对象存放在数组中的哪个位置上。

JDK1.8后HashMap的数据结构

上图很形象的展示了HashMap的数据结构（数组+链表+红黑树），桶中的结构可能是链表，也可能是红黑树，红黑树的引入是为了提高效率。

HashMap的属性
HashMap的实例有两个参数影响其性能。

初始容量：哈希表中桶的数量

加载因子：哈希表在其容量自动增加之前可以达到的一种尺度,当哈希表中条目数超出了当前容量加载因子(其实就是HashMap的实际容量)时，则对该哈希表进行rehash操作，将哈希表扩充至两倍的桶数。
Java中默认初始容量为16，加载因子为0.75。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1<<4; // aka 16
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

【loadFactor加载因子】
定义：loadFactor译为装载因子。装载因子用来衡量HashMap满的程度。loadFactor的默认值为
0.75f。计算HashMap的实时装载因子的方法为：size/capacity，而不是占用桶的数量去除以capacity。
loadFactor加载因子是控制数组存放数据的疏密程度，loadFactor越趋近于1，那么数组中存放的数据(entry)也就越多，也就越密，也就是会让链表的长度增加，loadFactor越小，也就是趋近于0，那么数组 中存放的数据也就越稀，也就是可能数组中每个位置上就放一个元素。那有人说，就把loadFactor变为1 最好吗，存的数据很多，但是这样会有一个问题，就是我们在通过key拿到我们的value时，是先通过key 的hashcode值，找到对应数组中的位置，如果该位置中有很多元素，则需要通过equals来依次比较链表

中的元素，拿到我们的value值，这样花费的性能就很高，如果能让数组上的每个位置尽量只有一个元素最好，我们就能直接得到value值了，所以有人又会说，那把loadFactor变得很小不就好了，但是如果变 得太小，在数组中的位置就会太稀，也就是分散的太开，浪费很多空间，这样也不好，所以在hashMap 中loadFactor的初始值就是0.75，一般情况下不需要更改它。

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

【桶】
根据前面画的HashMap存储的数据结构图，你这样想，数组中每一个位置上都放有一个桶，每个桶里就是装一个链表，链表中可以有很多个元素(entry)，这就是桶的意思。也就相当于把元素都放在桶中。
【capacity】
capacity译为容量代表的数组的容量，也就是数组的长度，同时也是HashMap中桶的个数。默认值是 16。
一般第一次扩容时会扩容到64，之后好像是2倍。总之，容量都是2的幂。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1<<4; // aka 16

【size的含义】
size就是在该HashMap的实例中实际存储的元素的个数
【threshold的作用】

int threshold;

threshold = capacity * loadFactor，当Size>=threshold的时候，那么就要考虑对数组的扩增了，也就是说，这个的意思就是衡量数组是否需要扩增的一个标准。
注意这里说的是考虑，因为实际上要扩增数组，除了这个size>=threshold条件外，还需要另外一个条 件。
什么时候会扩增数组的大小？
在put一个元素时先size>=threshold并且还要在对应数组位置上有元素,这才能扩增数组。

我们通过一张HashMap的数据结构图来分析：