HashMap可以說是我們一個熟悉又陌生的Java中常用的儲存資料的API。說他熟悉，是因為我們經常使用他，而說他陌生是因為我們大部分時間是隻知道他的使用，而並不知道他內部的原理，但是在面試考察的時候又最喜歡去問這個原理。今天，我就來從原始碼的角度，談談對HashMap的理解。
HashMap概述
hashMap的底層其實是基於一個陣列來進行資料的儲存和取出。他繼承於Map這個介面來實現，通過put和get方法來運算元據的存和取。具體對於hashMap的使用，這裡不在具體舉例說明，使用起來並不困難。不過在談到HashMap的內部原理之前，我們需要了解一下幾個名稱的意思。
1.initialCapacity。 這個翻譯為初始化容量。為hashMap的儲存的初始化空間的大小，我們可以通過構造方法來指定其大小，也可以不指定採用 預設大小16。這裡需要說明一下，一般來說，容器的大小為2的冪次方。至於為什麼會是2的冪次方，具體原因可以參考這篇文章。為什麼hashmap的初始化大小為2的冪次方
2.loadFactor。 載入因子。當hashmap的儲存容量達到了一定上限之後，如果還需要進行資料的儲存，則會利用載入因子對其進行擴容操作。一般而言，擴容大小為現在容量的0.75倍。舉個例子，假設現在的hashMap的初始化大小為16，但是現在由於容量已滿又要插入新的元素，所以先進行擴容操作，將容量擴充為16*0.75=12，也就是說擴大了12個容量。
3.threadshold： 擴容閥值。即擴容閥值 = HashMap總容量*載入因子。當hashMap的容量大於或者等於擴容閥值的時候就會去執行擴容。擴容的容量為當前HashMap總容量的兩倍。
這裡有一張網上找來的圖，來說明hashMap內部儲存原理。
原始碼解析
我們在使用hashMap的時候，一般來說都是用put和get方法，所以我們分析原始碼，就從這兩個方法著手分析內部原理。
public V put(K key, V value) {
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = sun.misc.Hashing.singleWordWangJenkinsHash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (HashMapEntry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
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);
return null;
}
複製程式碼我們先來看看put方法。從程式碼可以看出，put方法主要做了這麼幾件事。
1.當我們在將key和value新增進入hashMap的時候，首先其會去判斷table是否為空（EMPTY_TABLE）。這裡需要說明下，這個table其實是一個陣列，我們前面提到過，hashmap內部其實是一個陣列來對資料進行儲存，所以這個table其實可以寫成table[ ]。當判斷這個table陣列為空的時候，他會去呼叫infalteTable()方法。而這個方法是做什麼的吶，我們在跳進去看看。
private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
// Android-changed: Replace usage of Math.min() here because this method is
// called from the <clinit> of runtime, at which point the native libraries
// needed by Float.* might not be loaded.
float thresholdFloat = capacity * loadFactor;
if (thresholdFloat > MAXIMUM_CAPACITY + 1) {
thresholdFloat = MAXIMUM_CAPACITY + 1;
}
threshold = (int) thresholdFloat;
table = new HashMapEntry[capacity];
}
複製程式碼可以看到，其實這個inflateTable方法是在對hashmap進行初始化容量操作。其初始化容量為capacity * loadFacctor。也就是我們前面說過的 初始化容量 * 載入因子。
2.之後hashmap回去判斷你儲存的key是否為空，if(key == null)，如果為空，則呼叫putForNullKey()方法來進行空key的操作。這裡可以說是hashMap與hashTable的一個最大不同的地方，hashMap允許key為空，他有相應的處理key為空的操作方法，但是hashTable卻不能允許key為空，他沒有相應的操作方法。
3.之後對key進行一次hashcode的計算並且計算其index。緊接著遍歷整個table陣列，判斷是否有相同的key，如果發現有相同的key，則將key所攜帶的新的value替換掉之前舊的value，從而確保key的唯一性。之後進行addEntry方法中。
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? sun.misc.Hashing.singleWordWangJenkinsHash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
複製程式碼我們進入到addEntry方法中檢視。發現裡面會先對陣列需要儲存的大小和閥值進行一次比較，如果發現要儲存的已經超過了threshold閥值，那麼就要呼叫resize對其進行擴容操作。擴容的小大為2*table.length。之後從新計算hash，將結果儲存到bucket桶裡面。
那麼resize()方法中又做了那些操作吶？
void resize(int newCapacity) {
HashMapEntry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
HashMapEntry[] newTable = new HashMapEntry[newCapacity];
transfer(newTable);
table = newTable;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}
複製程式碼我們可以看到resize裡面僅僅只是初始化了一個新的更大的table陣列，並且把老的資料從新新增進入了新的table裡面去。
最後我們回到creatEntry方法中，檢視發現如果在bucket桶內發生了hash的碰撞，則將其轉化為連結串列的形式來進行儲存，不過在Java1.8之後會將其變為紅黑樹的形式儲存。在此將put方法原始碼分析完成。
我們再來看下get()方法。
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
複製程式碼get方法一開始和put類似，都是先判斷key是否為空，如果為空，則呼叫相應的getForNullKey方法去進行處理。不為空，呼叫getEntry去進行查詢。我們再來看看getEntry裡面又做了什麼操作。
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
if (size == 0) {
return null;
}
int hash = (key == null) ? 0 : sun.misc.Hashing.singleWordWangJenkinsHash(key);
for (HashMapEntry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
複製程式碼我們可以看到，裡面也是先對key進行了一次hash操作，之後通過這個hash值來進行查詢，如果發現hash值相等，則再通過比較key的值來進行查詢，最終找到我們想要的e將其return返回，不然則返回為空，代表找不到此元素。
到此hashMap的整體原理講解完畢。
