引言：
在面试中，问到Java 基础，无疑逃不开的是HashMap，ConcurrentHashMap，作为如此高频的，今天就来讲讲HashMap。
主要内容：
- HashMap数据结构
- 扩容机制
- 是怎么实现hash分布均匀的
面试高频之HashMap
HashMap数据结构是啥样的？
HashMap是由数组+链表组合构成的数据结构。
大概如下，数组里面都存了key-value这样的实例，在Java7中叫Entry，Java8中叫Node
本身所有的位置都为null，在put的时候会根据key的hashCode计算index值，比如
put("冰溪","520")，会计算key的hash值，如下：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
可以看到key为null，返回的hash值为0，也就是HashMap可以key为null。
为什么是要右移16位？
其实是为了减少碰撞，进一步降低hash冲突的几率。int是四个字节，右移十六位进行异或运算，能同时保留搞十六位和低十六位的特性
为什么要进行异或运算？
首先将高16位无符号右移，与低16位进行异或运算，如果直接进行&运算，那么高16位代表的特征就可能丢失，右移16位进行异或运算，那么高16位和低16位的特性就混合到了一起，就被保留在新的数值中。
通过(n - 1) & hash 计算key在数组中的index
前面提到数据结构还有链表，为啥需要链表，链表又是啥样的？
数组的长度是有限的，在有限的长度里使用hash，hash本身就存在概率性，可能“冰溪”和“溪冰”的hash是一样的，通过计算在数组中的index就是一样的了，在同一个位置两个不同的key，肯定不会覆盖原有的key，HashMap中采用的是拉链方式，采用链表方式解决Hash冲突。链表如下图形式：
每个节点都会保存hash，key，value，以及下一个节点
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
}
那么新的节点在插入链表的时候，是怎么插入的？
java8之前采用的是头插法，也就是说新来的节点会取代原有的节点，原有的节点往后顺移，可能作者认为新来的值被查找的可能性更大一点。
但是java8后，采用的是尾插法了。
为什么java8后采用尾插法？这就涉及到HashMap的扩容机制了
数组容量是有限的，达到一定容量后就会进行扩容resize。
什么时候进行resize?
有两个因素：
- Capacity：HashMap的当前长度
- LOADFACTOR：负载因子，默认0.75f
怎么理解这个负载因子呢，例如，当前容量大小是100，那么当put到第76个的时候，判断发现需要进行resize了，就会进行扩容。
是怎么进行扩容的？
扩容分为两步：
- 扩容：创建一个新的Node数组，长度是原来的两倍
- ReHash：遍历Node数组，把所有的Node重新Hash到新数组中。
为什么需要重新Hash？
因为计算在table中index，是通过hash和数组长度计算得到，扩容后，数组长度发生变化，计算index规则也随之改变。index=(n - 1) & hash,n为数组长度。
回归到之前说的，为啥java8后采用尾插法？
比如现在有一个容量为2的HashMap，负载因子为0.75，2*0.75=1.5，在put第二个的时候就会进行resize操作。
假设现在采用三个不同的线程往这个容量为2的HashMap中put操作，在还没进行扩容resize之前可能是这样的：
采用头插法，同一个位置上，新元素总会被放在头部位置，在java8之前的Entry数组中，通过计算索引位置，同一链表上的元素可能被放到其他位置上，可能扩容后如下：
B此时指向了A
，一旦几个线程扩容完成后，就可能出现环形链表
这个时候去取值就悲剧了，陷入死循环了。
java8之后采用尾插法，java8中右红黑树，将O(n)复杂度降低到了O(logn)
使用头插法会改变链表的顺序，但是使用尾插法就不会改变顺序A->B,采用尾插法，链表顺序依旧是A->B.避免了环形链表的出现
java8中不会出现死循环，但他依旧是线程不安全的
多线程情况下，可能会出现覆盖的情况
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
在一个线程if判断通过，进入到下一步操作，此时刚好另外一个线程进来，计算到跟上一个线程index一样，并且if判断也通过，此时就会进入到if里面进行下一步，此时就会把上一个线程的值给覆盖掉，因此是线程不安全的。
是怎么实现hash分布均匀的
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY= 1 << 4默认容量为16，使用位运算，为了方便位运算，位运算比算数计算效率高，选择16为了将key映射到index的算法，怎么得到一个均匀分布的hash呢？
比如“冰溪”为key，hashCode十进制为676602，二进制位10100101001011111010，进行高低16位异或运算后十进制为676592，对应的二进制为10100101001011110000，通过HashMap中的计算公式(n-1)&hash，计算得到，也就是（16-1）& 676592=0 ，15的二进制为1111
10100101001011110000 &
1111 =
00000000000000000000
之所以用位与运算，是因为位与运算比取模运算效率高，为什么是16呢，因为16-1=15，二进制位1111，位与运算，结果就是hashCode的后几位的值，只要输入的HashCode是均匀的，计算出来的结果也是均匀的，这就是为了实现分布均匀。
重写equals方法为什么要重写hashCode方法？
这两个方法都是Object中的，在为重写equals方法时，是继承了Object中的，比较两个对象的内存地址。
HashMap中get的时候，根据key的hash计算出index的值，然后根据equals比较两个key是否相等，如果对equals方法进行了重写，一定要对hashCode进行重写，以保证两个相同的对象返回的hash是一样的，不同的对象返回不同的hash。
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