HashMap 主要用来存放键值对，它的实现是基于哈希表的 Map 接口。
JDK1.7 的 HashMap 由 数组+链表 组成的，数组是 HashMap 的主体，链表采用拉链法解决哈希冲突。
JDK1.8 的 HashMap 由 数组+链表 + 红黑树，当链表长度大于阈值（默认为 8）（判断数组长度是否超过 64，超过了，就会进行扩容）会将链表转化为红黑树。
JDK1.7 的 HashMap 由 数组+链表 组成的，数组是 HashMap 的主体，链表采用拉链法解决哈希冲突。
HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数，得到 hash 值，之后通过 （n - 1）& hash 得到元素的存放位置，如果当前位置存在元素，判断该元素与要存入的元素的 hash 值和 key 是否相同，如果相同，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决哈希冲突。
JDK1.8 的 HashMap 由 数组+链表 + 红黑树，当链表长度大于阈值（默认为 8）（先判断数组长度是否超过 64，超过了，就会先进行扩容）会将链表转化为红黑树。
//JDK 1.7 hash
static int hash(int h) {
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
//JDK 1.8 hash
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}JDK 1.7 数组结构
JDK 1.8 数组结构，当链表长度大于阈值（默认为8）时，先调用 treeifyBin()，当数组长度大于或者等于 64 时，转换红黑树，以减少搜索时间。否则，执行 resize() 方法对数组扩容。
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
//初始容量 16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
//最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认的填充因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//用来确定何时将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//用来确定何时将解决 hash 冲突的红黑树转变为链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//存储元素的数组，总是2的幂次倍
transient Node<k,v>[] table;
//存放具体元素的集
transient Set<map.entry<k,v>> entrySet;
//存放元素的个数，注意这个不等于数组的长度。
transient int size;
//每次扩容和更改map结构的计数器
transient int modCount;
//临界值 当实际大小(容量*填充因子)超过临界值时，会进行扩容
int threshold;
//加载因子
final float loadFactor;
} // Node<K,V> 类用来实现数组及链表的数据结构
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash; //保存节点的 hash 值
final K key; //保存节点的 key 值
V value; //保存节点的 value 值
//指向链表结构下的当前节点的 next 节点，红黑树 TreeNode 节点中也有用到
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() { }
public final V getValue() { }
public final String toString() { }
public final int hashCode() {
}
public final V setValue(V newValue) {
}
public final boolean equals(Object o) {
}
}
public class LinkedHashMap<K,V> {
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next); }
}
}
//TreeNode<K,V> 继承 LinkedHashMap.Entry<K,V>，用来实现红黑树相关的存储结构
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
TreeNode<K,V> parent; //存储当前节点的父节点
TreeNode<K,V> left; //存储当前节点的左孩子
TreeNode<K,V> right; //存储当前节点的右孩子
TreeNode<K,V> prev; //存储当前节点的前一个节点
boolean red; // 存储当前节点的颜色（红、黑）
TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) {
super(hash, key, val, next);
}
} //指定初始容量及装载因子
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);
}
//仅指定初始容量，装载因子的值采用默认的 0.75
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//所有参数均采用默认值
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}JDK 1.7
public V put(K key, V value)
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { // 先遍历
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i); // 再插入
return null;
}- 根据key 得到 hash 值，定位位置，如果定位到的数组位置没有元素直接插入。
- 否则，遍历以这个元素为头结点的链表，依次和插入的 key 比较，如果 key 相同就直接覆盖，不同就采用头插法插入元素。
JDK 1.8
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<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//table未初始化或者长度为0，进行扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// (n - 1) & hash 确定元素存放在哪个桶中，桶为空，新生成结点放入桶中(此时，这个结点是放在数组中)
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
// 桶中已经存在元素
else {
Node<K,V> e; K k;
//比较桶中第一个元素(数组中的结点)的hash值相等，key相等
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
//将第一个元素赋值给e，用e来记录
e = p;
//hash值不相等，即key不相等；为红黑树结点
else if (p instanceof TreeNode)
// 放入树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//为链表结点
else {
// 在链表最末插入结点
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//到达链表的尾部
if ((e = p.next) == null) {
//在尾部插入新结点
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//结点数量达到阈值(默认为 8 )，执行 treeifyBin 方法
//这个方法会根据 HashMap 数组来决定是否转换为红黑树。
//只有当数组长度大于或者等于 64 的情况下，才会执行转换红黑树操作，以减少搜索时间。否则，就是只是对数组扩容。
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
//跳出循环
break;
}
//判断链表中结点的key值与插入的元素的key值是否相等
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
//相等，跳出循环
break;
//用于遍历桶中的链表，与前面的e = p.next组合，可以遍历链表
p = e;
}
}
//表示在桶中找到key值、hash值与插入元素相等的结点
if (e != null) {
//记录e的value
V oldValue = e.value;
//onlyIfAbsent为false或者旧值为null
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
//用新值替换旧值
e.value = value;
//访问后回调
afterNodeAccess(e);
//返回旧值
return oldValue;
}
}
++modCount;
//实际大小大于阈值则扩容
if (++size > threshold)
resize();
//插入后回调
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}- 如果定位到的数组位置没有元素就直接插入。
- 否则，要插入的 key 比较，如果 key 相同就直接覆盖，否则，就判断 p 是否是一个树节点是就调用
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)将元素添加进入。如果不是就遍历链表插入(插入的是链表尾部)。
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
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) {
// 数组元素相等
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 桶中不止一个节点
if ((e = first.next) != null) {
// 在树中get
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 在链表中get
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
//超过最大值就不再扩充了
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//没超过最大值，扩充为原来的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1;
}
else if (oldThr > 0)
newCap = oldThr;
else {
// signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
//计算新的resize上限
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
//把每个bucket都移动到新的buckets中
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
//原索引
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
//原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
//原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
//原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}