Java HashMap源码分析：hash冲突与解决

java 7中hashmap中hash的计算方法源码如下：

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    //key为空，hash值为0，所以hashmap允许key为null，且只允许一个null，而hashtable在hashcode()函数中判断key为null则抛出exception。
}

static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}

indexFor实际上是进行取模运算，在java 8 中去掉了，将其放入到了putval中：

//putval也不会检测value值是否为空，即可插入空数据，允许多个null
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//取模运算（n-1）& hash
    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    //假如该hash地址无数据，即插入新数据

取模运算也是hashmap长度必须为2的整数倍的原因，可以保证hashmap在扩容后，所有元素存储在相同的位置。

从上述算法中可以看出，尽管算法已经尽可能散列化了，但是假如不同对象的hashcode低位相同，得到的存储index也将相同，此时就出现了hash冲突。

Java中HashMap通过链地址法来解决hash冲突。即将相同hash值的key与value存储为一个链表。在Java 8中，假如该链表长度大于等于8，将调用treeifyBin()函数将链表转表为红黑树，以提高查询效率。 以下是putval中hash冲突时的解决方案源码：

        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //获得头（此时不一定为链表）
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //添加红黑树结点
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //添加新的链表结点
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                             //TREEIFY_THRESHOLD==8，调用treeifyBin()将链表转为红黑树
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                        //更新链表结点
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
                //更新结点value并返回旧value
            }
        }

链地址法解决hash冲突的最大问题就是，链表结构存储相同hash值的node，要进行遍历链表来确定key的准确位置，即时间复杂度为O(n)，链表越长效率越低。所以在Java 8中将长度大于等于8的链表转变为了红黑树，红黑树对所有结点的查询效率为O(logn)，效率大大提高。