前段时间面试，被问及hashmap的实现，瞬间蒙了，最后被虐成了狗。痛定思过，发现自己最近一年以来走入了一些歧途，有些本末倒置。故从基础开始，从跌倒的地方开始。
Java集合框架强大、简单、易用。尤其在设计业务逻辑的编程中，集合框架可以说是使用最多的类。Hashmap作为其中一员，是一种把键（key）和值（value）的结构，在实际引用中及其广泛。本篇简单分析java中hashmap的实现，并简单分析它的一些性能，使用过程中的需要注意的地方。
构造函数
Java中hashmap的实现，最基本的原理是链表数组。如下图，即把键的hash值对数组长度取余作为index，然后存到对应数组的链表中。
以上原理看起来很简单，实际实现中还有一些细节需要考虑，让我们来看看它的构造函数，默认构造时值为 16和0.75
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);// Find a power of 2 >= initialCapacityint capacity = 1;while (capacity < initialCapacity)capacity <<= 1;//负载因子，默认构造时为0.75this.loadFactor = loadFactor;//容量和负载因子的乘积threshold = (int)(capacity * loadFactor);//链表数组，真正放键值对的地方table = new Entry[capacity];//回调。子类方可覆盖，默认实现为空init();}
注意代码中注释。无论调用哪个构造函数，最后执行的都是上面的这个，这个构造函数接受两个参数：初始容量和负载因子。它们是hashmap最重要的指标。
初识容量从代码中，可看出指的是链表数组的长度，负载因子是hashmap中当前元素数量/初始容量的一个上限（此上限代码中用threshold(容量*负载因子)来衡量）。当超过整个限度时，会把链表数组的长度增加，重新计算各个元素的位置（最耗性能）。
我们接下来看下链表数组中Entry的结构，只列出了字段和关键方法。可以看出其是一个链表节点，每个节点包含键值对、hash值和下个节点的引用。其equal()和hashcode()方法同时兼顾了键值。这点在判断是否相等时很有必要。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final K key;V value;Entry<K,V> next;final int hash;public final boolean equals(Object o) {if (!(o instanceof Map.Entry))return false;Map.Entry e = (Map.Entry)o;Object k1 = getKey();Object k2 = e.getKey();if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {Object v1 = getValue();Object v2 = e.getValue();if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))return true;}return false;}public final int hashCode() {return (key==null ? 0 : key.hashCode()) ^(value==null ? 0 : value.hashCode());}}Put
了解以上基本结构，就可以看put操作了。以下的代码摘自jdk，注明了详细的注释：
/** * put操作的基本逻辑为，如果当前键已经在hashmap中存在，那么覆盖之，并返回原来的值，否则返回null */public V put(K key, V value) {if (key == null)//键值可以为null,且专门存放在table[0]这个链表中，见putForNullKey() 这点和hashtable不同，return putForNullKey(value);//计算hash值，int hash = hash(key.hashCode());//求在数组链表中的下标，这里用了非常巧妙的方法int i = indexFor(hash, table.length);//在对应中的链表中找师傅已经存在，存在的话，覆盖之，返回原来的值for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {Object k;//注意判断相等的条件if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this);return oldValue;}} // 原来不存在的话，则插入到hashmap中，并返回null.modCount++;//这里是改变次数，在返回迭代器的时候，用来判断迭代器的失效，有兴趣自行研究//真正添加addEntry(hash, key, value, i);return null;} //专门放null键，直接取下标0，其他和put操作完全一样private V putForNullKey(V value) {for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {if (e.key == null) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this);return oldValue;}}modCount++;addEntry(0, null, value, 0);return null;} //put 操作时，原hashmap中不存在键key ,则新建一个 Entry，放到对应数组下标的链表中void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //取链表头结点，，当此链表没元素时为null,初识就是这样Entry<K,V> e = table[bucketIndex];//构造新节点，并作为头指针存在数组中table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);//注意这里最耗性能，重新hash，这也是我们如果可以需要避免的地方if (size++ >= threshold)resize(2 * table.length);}//hashmap扩容，增加链表数组的长度，所有的元素重新计算hash位置。最耗时的操作void resize(int newCapacity) {Entry[] oldTable = table;int oldCapacity = oldTable.length;if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return;}Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//关键是这里transfer(newTable);table = newTable;threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);}void transfer(Entry[] newTable) {Entry[] src = table;int newCapacity = newTable.length;for (int j = 0; j < src.length; j++) {Entry<K,V> e = src[j];//双层循环，每个元素都重新计算位置if (e != null) {src[j] = null;do {Entry<K,V> next = e.next;int i = indexFor(e.hash, newCapacity);e.next = newTable[i];newTable[i] = e;e = next;} while (e != null);}}} 最后看看神秘的indexFor //可以这么理解 length肯定是 2的幂，如 16 转换 2禁制是 10000 ，减一为01111 ，进行&运算就可以得到h对应的低位，刚好是相当于//h%lengthstatic int indexFor(int h, int length) {return h & (length-1);}Get看着它或是汹涌或是平静，然而一直相随，不离不弃。
