public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
HashMap繼承了AbstractMap，Map，Cloneable，Serializable，表示是映射，存儲Key-Value，可以被克隆，可以序列化
一、常量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 // 默認容量是16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // 最大容量是2的30次冪
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // 默認負載因子是0.75
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; // 紅黑樹轉為鏈表閾值，當HashMap擴容時，如果發(fā)現(xiàn)鏈表長度小于6，則由紅黑樹退化為鏈表
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; // 鏈表轉為紅黑樹的閾值，在HashMap擴容時，如果發(fā)現(xiàn)鏈表長度大于8，則將鏈表轉化為紅黑樹
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; // 當HashMap中的容量大于64時，才考慮樹形化，否則桶內元素過多時，考慮的時擴容而不是樹形化
二、變量
transient Node<K,V>[] table; // Node數(shù)組table，即哈希桶數(shù)組
transient int size; // 實際存儲的key-value數(shù)量
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet; // 待定？？？？？？
int threshold; // HashMap擴容閾值，當size >= threshold時，HashMap就會擴容，threshold = 容量 * 負載因子，threshold越大，容納的鍵值對越多
final float loadFactor; // 負載因子
transient int modCount; // 記錄HashMap發(fā)生變化的次數(shù)，主要用來迭代的快速失??？？？？？
三、存儲結構
HashMap的存儲結構是數(shù)組+鏈表+紅黑樹（JDK8）實現(xiàn)的，哈希沖突導致的鏈表過長時，會嚴重影響HashMap的性能，如查找和刪除，JDK8引入紅黑樹，當鏈表過長時，將鏈表轉化為紅黑樹，利用紅黑樹增刪改查的高性能提高HashMap的性能，
一、構造函數(shù)
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
默認負載因子是0.75，默認容量16，必須是2的冪public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
指定HashMap的容量，負載因子是默認0.75-
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
指定HashMap的容量和負載因子，HashMap的最大容量MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30，即2的30次方
二、數(shù)組
transient Node<K,V>[] table;
HashMap有一個內部靜態(tài)類：Node，實現(xiàn)了Map.Entry接口，本質是一個key-value，next表示是一個鏈表節(jié)點，用來處理哈希沖突，hash用來確定key-value保存在table數(shù)組的哪個位置。
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}public final K getKey() { return key; }
public final V getValue() { return value; }
public final String toString() { return key + "=" + value; }public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
四、具體功能之如何根據key值計算table數(shù)組的索引
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
key == null的時候，key的hash值是0，key != null時，hash值是key.hashCode與key.hashCode >>>16異或的值（無符號右移，高位補0)
hash = hash(key);
i = (table.length - 1) & hash
索引等于hash按位與table.length-1，選擇table.length-1這樣做的好處是因為table.length總是2的N次冪，計算的到i總是在數(shù)組length范圍內
五、具體功能之put方法
1.根據key計算table位置索引i
2.如果該位置table[i] == null，new Node直接保存
3.如果該位置table[i] != null，如果是Node節(jié)點，遍歷鏈表，如果鏈表中沒有匹配的key，則new Node插入到鏈表的尾部，如果鏈表長度大于8，將鏈表轉為紅黑樹，如果鏈表中有匹配的key，覆蓋原來的value
4.如果該位置table[i] != null，如果是TreeNode紅黑樹節(jié)點，則new TreeNode插入到紅黑樹
5.插入成功后，判斷實際存在的鍵值對size是否大于threshold，如果大于，進行擴容
六、具體功能之get方法
public V get(Object key)
1.根據key的hash，計算位置索引i=(table.length-1) & hash
2.首先取該位置處的第一個Node first
3.如果fist是紅黑樹節(jié)點，則查找紅黑樹中匹配的key
4.如果是鏈表節(jié)點，則遍歷鏈表，找到匹配的key
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> 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<K,V>)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;
}
七、具體功能之擴容
當HashMap內部不能裝載更多數(shù)據時，需要擴大HashMap容量，將擴大為原來的兩倍，原來的數(shù)據將根據新的hash值放在新的位置，出發(fā)條件時數(shù)據數(shù)量大于threshold
1.計算新的capacity，threshold，capitcity為原來容量的兩倍，如果初始容量為0，則為16
2.創(chuàng)建新的數(shù)組，容量為原capacity的兩倍
3.將原來數(shù)組的數(shù)據放到新的數(shù)組中
？？？？？？？
原來的key-value會放在原來的位置和原來的位置+舊capacity中
八、面試問題
1.key和value可以為null嗎？
key=null時，計算得到的索引為0，key為null的鍵值放在table[0]為頭節(jié)點的鏈表中，value可以為null
2.key可以使用自定義類型嗎
key一般使用String，Integer類型，因為這些類型時不可變的，并且實現(xiàn)了hashCode()，equals()方法，如果使用可變類型作為key，當key發(fā)生變化后，hashCode會發(fā)生變化，導致無法找到該鍵值
3.怎么實現(xiàn)線程安全
一是使用HashTable，但是效率很低，二是使用Collections包：Collections.synchronizeMap(hashMap)；三是使用ConcurrentHashMap
