HashMap原理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了HashMap原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
HashMap是给予哈希表的Map接口实现。Map就是一组键（key）-值（value）的映射。Map的实现在java有：HashMap HashTable、TreeMap. HashMap和HashTable区别：1️⃣ HashMap是key和value都可以为空，HasHTable不不能。 2️⃣ HashTable的方法是同步的 HashMap不是，类似vector和ArrayList。3️⃣ 默认大小HashMap 16 ，HashTable默认11。HashMap是我们日常开发中使用最多一种。
一、注释及基础变量
jdk源码中注释都非常详细，通过注释就能简单了解用途、使用方式、实现原理、特点。来看下HashMap的几个注释：
这个注释描述HashMap的实现方式，特点（key,value都可以为空），非同步，并且是无序的。
来再看下变量：
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
map的默认大小 16
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
map的最大容量
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
默认加载因子，用于map自动扩容。
/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
这个是map数据桶，使用链表还是树的一阀值，
/**
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
当扩容时，桶中元素个数小于这个值
就会把树形的桶元素 还原（切分）为链表结构
/**
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
树化中通道的阀值。
二、HashMap数据机构
HashMap内部数据接口是链表散列，1.8版本做了优化提升它性能。
它的内部数据结构，就是一个数组，数组存放的是链表。数组在的每个位置，它注释中称为桶（bin），如果HashMap就是一这个结构保存数据，它的时间复杂度就是O(N),因为散列算法N(1)链表的话就O(N)，jdk1.8优化对HashMap达到一定容量后进行树化,使用了红黑树，那么时间复杂度就是O(log(N))
三、重要源码
1、putVal()方法
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//是否初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//数据通道内没有数据，直接创建一个Node，放入数据桶
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//判断是否是树形节点，如果是才有树节点的添加方式
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//遍历树节点，把节点方入链表尾部，显然时间复杂度就O(n),binCount通道内列表长度大于8时进行树化，反之把数据插入到列表尾部。
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;
}
}
//如果数据存在，则直接替换原有数据。
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//数组容量是否达到阀值，如果达到则进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
put方法实际内部直接调用这方法。
1️⃣ 首次添加数据数组的为空，首先调用resize（），扩容创建一个默认长度为16的数组。如果已有数据是resize（）会，以2的n次方进行 扩容数组，然后在重新把链表插入进去。在这个过程如果出现多线程操作容易形成环造成死循环。
//创建新的table，然后把原有的列表到添加到桶中，注意这个地方容易造成闭环，死循环
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
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 { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
2️⃣ 继续往下如果数组长度满足，如果原来数据桶中有数据并且链表长度小于8则继续添加否则进行树化，如果桶的数组长度大于64并且桶内链表长度大于8，则进行进行树化（链表转换成为红黑二叉树）。
网上找的一个流程图觉得还不错：
四、总结
通过对HashMap实现的学习总结，能让我们在选择使用更加得心应手避免不必要的bug，也可以学习下大神的学习思路。了解自己的短处例如java基础的位运算，好多人工作几年了都不知道怎么用。为什么源码中大量使用这个，找到问题就知道我们短板。
参考：http://www.importnew.com/20386.html
以上是关于HashMap原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章