HashMap

Node和初始化

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;

    Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        this.hash = hash;
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    }
    //hashCode通过key于value计算得到
    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
    }
}

• 哈希桶的大小，默认为16，如果自定义，需要为2的n次幂，这样可以使用与运算高效的代替模运算。
• 负载因子，负载因子*数组长度等于容量阈值。
• 阈值，当前HashMap中元素元素超过阈值，需要扩容，防止各种操作hash冲突增多，效率变低。

hash和寻址

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
index = hash&(tab.length-1);

hash值通过key的hashCode异或本身高位得到的，这样可以让高位参与运算，否则hash值异或(tab.length-1)将不能利用hash值的高位，导致hash冲突变多。

put过程

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //判断数组位置是否已经插入元素，如果没有就插入数组中
        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)))) //通过hash和key确定，是否key相同，是的话覆盖value即可
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode) //判断是不是转为了红黑树，是的话将此节点插入树中
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else { //循环遍历链表
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) { //到达尾部，没有找到key相同的节点，插入尾部
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
        //找到key相同的节点，直接返回，执行1
                
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) 
                    break;
                p = e;
            }
        }
        //1，在key相同的节点，修改value
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    //size大于阈值，扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}

get过程

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) //首先通过hash值在哈希表数组中寻找，如果hash和key都符合，则表示找到，可以返回
            return first;
        if ((e = first.next) != null) { //出现hash冲突，
            if (first instanceof TreeNode)//如果子节点是树节点，在红黑树中寻找
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do { //循环遍历链表，在链表中查找
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

扩容

在容量超过阈值以后，会进行扩容，数组容量是当前数组的两倍。扩容后会为当前HashMap中每一个桶中的元素重新寻址，新的下标是e.hash&(newCapcity-1)。如果新的hash桶中已有元素，则类似插入元素的方式将当前元素插入hash表。

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) { //决定存在数组高位还是低位
            if (loTail == null)
                loHead = e;
            else
                loTail.next = e; //会形成一个链表，link_1;
            loTail = e;
        }
        else {
            if (hiTail == null)
                hiHead = e;  //也会形成一个链表，link_2;
            else
                hiTail.next = e;
            hiTail = e;
        }
    } while ((e = next) != null);
    if (loTail != null) {
        loTail.next = null;
        newTab[j] = loHead; //存link_1在新数组低位
    }
    if (hiTail != null) {
        hiTail.next = null;
        newTab[j + oldCap] = hiHead; //存link_2在数组高位
    }
}