HashMap，开发中最常用的数据结构之一，由数组加链表组成，以key-->value键值对形式存在，HashMap的结构如下：
HashMap类中有几个关键变量
/**默认的HashMap容器初始化大小16（1右移4位） ，必须是2的幂次方**/ DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4 /**最大的容器大小（2的30次方）**/ MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30 /**默认的加载因子，当HashMap的容量大小超过初始化容量的75%后，会自动进行扩容操作**/ DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f /**阈值，当节点数超过8个会自动转化为红黑树**/ TREEIFY_THRESHOLD = 8 /**阈值，当节点数低于6个时会转化为链表**/ UNTREEIFY_THRESHOLD = 6 /**容器树化的最小表容量大小，如果没有达到该值，容器中有太多节点执行resize操作，MIN_TREEIFY_CAPACITY至少应该是TREEIFY_THRESHOLD的4倍， 以防止resizing与树化阈值之间的冲突**/ MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64
HashMap中有两个重要的内部类，Node、TreeNode
Node 代表HashMap中的普通节点（未转化为红黑树之前，在jdk1.7中使用的是Entry表示），包含key，value, hash，next四个属性，Node类的结构如下：
TreeNode 代表Hahsmap中转化为红黑树后的节点（jdk1.7中不存在该类），包含left（左节点）、right（右节点）、parent（父亲节点）、prev（？？？）、red（树颜色的标识，非黑即红）
HashMap的构造函数
hashMap对应的构造函数有四个，使用不同的构造函数，在后续的put操作中会有一定的区别。
/**前三个构造函数都不会去初始化hashMap操作（生成node节点），在后续的put操作中会去则执行resize操作生成容量为16的hashMap对象，
第四个构造函数会根据传入的map对象大小生成一个hashMap对象**/
/**最简单的构造函数，没有任何参数，只会设置默认的阈值因子**/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
/**自定义初始化容量大小，默认的阈值因子是系统默认的0.75**/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**自定义初始化容量大小以及阈值因子参数，构造函数中会进行判断**/
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);
}
/**传递Map参数来构造hashMap, **/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
HashMap的put操作
hashMap的put操作核心方法是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;
/**如果table为空，初始化table对象, 默认生成大小为16，扩容因子为0.75的hashMap对象**/
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**根据key的hashCode计算在table中存放key/value键值对的位置（前提是该位置没有存放其他键值对）**/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
/**计算位置已存在键值对时执行**/
else {
Node<K,V> e; K k;
/**hash值以及key值是否相同**/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
/**是否是红黑树节点**/
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
/**链表形式将node节点插入到链表的后面（jdk1.7中是将Entry插入到链表的表头）**/
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
/**判断是否超过8个，超过会转化为红黑树**/
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;
}
}
/**如果存放新键值对的位置已存在值，且key值与新键值对相同，替换value值**/
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
/**判断是否需要扩容**/
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
resize操作
resize方法是用来初始化以及扩充2倍容量的方法
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
/**进行扩容操作**/
if (oldCap > 0) {
/**如果hashMap容量大小已超过最大值（2^30），不在进行扩容，阈值大小设置为（2^31-1），后续都不会在扩容**/
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
/**扩容变成原容量的2倍，阈值也变成2倍**/
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
/**对应HashMap(int initialCapacity)第一次put操作初始化的时候调用**/
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
/**对应HashMap()第一次put操作初始化的时候调用**/
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
/**设置阈值**/
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"})
/**对于没有初始化的初始化操作，在调用构造函数是都不会初始化，只有在put时才会初始化（以map为参数的构造函数除外，其实也是执行put时初始化）**/
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;
/**如果没有链表，直接赋值**/
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
/**数据迁移部分对比：
* 1.jdk1.8中将链表拆分为两个部分，一个是保存在原位置不变，一个是扩充前位置+oldCap的位置，扩容数据迁移后链表的顺序没有改变；(1.8的效率更高）
* 2.jdk1.7中是通过双重循环遍历，使用node.hash & （newCapacity - 1）计算扩容后节点的位置，新节点的加入是存放到链表头，数据迁移后链表的顺序相反;
**/
/**扩容后依然在扩容前位置的链表节点**/
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
/**扩容后在扩容前位置+oldCap位置的链表节点**/
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);
/**向扩容后的map中存放链表**/
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
get操作
get操作获取hashMap中数据实际调用的是getNode（int hash, Object key）方法
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
/**判断table是否为空，根据传递的key值获取的tab是否为空，此时获取的是链表的链表头结点**/
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
/**判断表头节点是否是获取的对象**/
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
/**遍历链表获取节点**/
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;
}
remove操作
执行remove(Object key)以及remove(Object key, Object value)方法都是执行的removeNode方法
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value, boolean matchValue, boolean movable) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
/**判断table是否为空以及删除的key在table中是否存在**/
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
/**删除节点是链表头节点**/
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
else if ((e = p.next) != null) {
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
else {
/**删除节点非链表头的节点**/
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
/**执行删除操作，区分是否在表头**/
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
/**链表头结点的删除**/
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
/**非链表头结点的删除**/
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
以上的操作都是关于数组加链表的形式说明的，jdk1.8后当链表的节点个数达到8个以上时，会将链表转化为红黑树保存，当链表节点低于6个时，会再次退化为链表。