HashMap简介
HashMap基于哈希表的Map接口实现的，是以key-value存储形式存在的，用来存放键值对。实现是不同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key，value都可以为null。
jdk1.8之前，哈希map是由数组加链表实现的，数组是哈希map的主体，链表主要是为了解决哈希冲突（两个对象调用的hashcode（）方法计算的哈希值一致，导致计算的数组和索引相同而存在的，主要是拉链法解决了冲突。）
jdk1.8之后，以后在解决哈希冲突时有较大的变化，当链表长度大于八，并且数组长度大于64时，此时索引位置上所有的数据改为使用红黑树储存。
为什么在解决 hash 冲突的时候，不直接用红黑树？而选择先用链表，再转红黑树?
因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡，而单链表不需要。当元素小于 8 个的时候，此时做查询操作，链表结构已经能保证查询性能。当元素大于 8 个的时候， 红黑树搜索时间复杂度是O(logn)，而链表是 O(n)，此时需要红黑树来加快查询速度，但是新增节点的效率变慢了。因此，如果一开始就用红黑树结构，元素太少，新增效率又比较慢，无疑这是浪费性能的。
为什么链表改为红黑树的阈值是 8?
首先hashcode碰撞次数的泊松分布有关，主要是为了寻找一种时间和空间的平衡。在负载因子0.75（HashMap默认）的情况下，单个hash槽内元素个数为8的概率小于百万分之一，将7作为一个分水岭，等于7时不做转换，大于等于8才转红黑树，小于等于6才转链表。链表中元素个数为8时的概率已经非常小，再多的就更少了，所以原作者在选择链表元素个数时选择了8，是根据概率统计而选择的。
默认加载因子是多少？为什么是 0.75，不是 0.6 或者 0.8 ？
1、负载因子是1.0
数据一开始是保存在数组里，当发生了Hash碰撞的时候，就是在这个数据节点上，生出一个链表，当链表长度达到一定长度的时候，就会把链表转化为红黑树。
当负载因子是1.0时，也就意味着，只有当数组的8个值（这个图表示了8个）全部填充了，才会发生扩容。这就带来了很大的问题，因为Hash冲突时避免不了的。
后果：当负载因子是1.0的时候，意味着会出现大量的Hash的冲突，底层的红黑树变得异常复杂。对于查询效率极其不利。这种情况就是牺牲了时间来保证空间的利用率。
因此一句话总结就是负载因子过大，虽然空间利用率上去了，但是时间效率降低了。
2、负载因子是0.5
后果：负载因子是0.5的时候，这也就意味着，当数组中的元素达到了一半就开始扩容，既然填充的元素少了，Hash冲突也会减少，那么底层的链表长度或者是红黑树的高度就会降低。查询效率就会增加。
但是，此时空间利用率就会大大的降低，原本存储1M的数据，现在就意味着需要2M的空间。
总之，就是负载因子太小，虽然时间效率提升了，但是空间利用率降低了。
3、负载因子0.75
经过前面的分析，基本上为什么是0.75的答案也就出来了，这是时间和空间的权衡。
索引计算
JDK1.8 为什么要 hashcode 异或其右移十六位的值？
因为在JDK 1.7 中扰动了 4 次，计算 hash 值的性能会稍差一点点。 从速度、功效、质量来考虑，JDK1.8 优化了高位运算的算法，通过hashCode()的高16位异或低16位实现：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)。这么做可以在数组 table 的 length 比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。
为什么 hash 值要与length-1相与？
把 hash 值对数组长度取模运算，模运算的消耗很大，没有位运算快。
当 length 总是 2 的n次方时，h& (length-1) 运算等价于对length取模，也就是 h%length，但是 & 比 % 具有更高的效率。
HashMap数组的长度为什么是 2 的幂次方？
这样做效果上等同于取模，在速度、效率上比直接取模要快得多。除此之外，2 的 N 次幂有助于减少碰撞的几率。如果 length 为2的幂次方，则 length-1 转化为二进制必定是11111……的形式，在与h的二进制与操作效率会非常的快，而且空间不浪费
为什么默认初始容量必须是2的n次幂？若创建HashMap传入的initialCapacity不是2的次幂会发生什么？
因为（2的次幂数 - 1）的二进制形式表示都是1，这样在和经过异或运算的h进行按位与运算的时候才可以最多地保留其特性，减少产生哈希碰撞的概率，让数组空间均匀分配。
如果传入的initialCapacity不是2的次幂数，则HashMap会通过一通位移运算和或运算得到一个容量比传入的initialCapacity大的最小的2的次幂数，并将其作为HashMap的初始容量。例如传入7得到初始容量为8的HashMap，传入9得到初始容量为16的HashMap。
