jdk1.7和jdk1.8的HashMap的原理有一点出入我们就分开讲解：
1、JDK1.7中的HashMap
JDK1.7中的HashMap是通过数组加链表的方式存储数据。他的底层维护了一个Entry数组，通过哈希函数的计算出来哈希值，将待填数据根据计算出来的哈希值填入到对应位置。如果发生哈希冲突就以链表的方式存储在对应位置。形成链式结构。
2、JDK1.8中的HashMap
JDK1.8中的HashMap是数组+链表+红黑树的方式实现，底层维护了一个Node数组，当我们哈希冲突比较严重的时候，并且数组长度大于64（如果不足64优先扩容数组），链表长度大于等于8的时候，HashMap会将该链表转化为红黑树。值得注意的是如果此时我们减少红黑树中的节点，当节点数量小于等于6的时候，HashMap才会将红黑树转化位链表。
红黑树的好处
当哈希冲突比较严重的时候，也就是链表过长的时候，我们查找元素的时间复杂度就变成了O（n），也就是链表查找元素的时间复杂度，到那时我们哈希表就体现不出优势了。此时我们将链表转化位红黑树，而红黑树的查找时间复杂度是O（logN），就优化了HashMap的查找效率/
转化位红黑树的阈值为什么是6和8
因为如果我们频繁添加删除元素，使得链表的长度恰好是7左右，如果转化阈值是7则会频繁的转化位链表和红黑树，从而占用大量的CPU资源，设置为6和8就可以很好的避免此类情况。
哈希负载因子
默认的哈希负载因子是0.75，也就是如果当前元素/数组大小>=0.75，数组就必须要进行扩容。这个负载因子可以在构造函数中传入进行自定义。
3、HashMap的构造函数
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);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and the default load factor (0.75).
*
* @param initialCapacity the initial capacity.
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.
*/
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
/**
* Constructs a new <tt>HashMap</tt> with the same mappings as the
* specified <tt>Map</tt>. The <tt>HashMap</tt> is created with
* default load factor (0.75) and an initial capacity sufficient to
* hold the mappings in the specified <tt>Map</tt>.
*
* @param m the map whose mappings are to be placed in this map
* @throws NullPointerException if the specified map is null
*/
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}HashMap有如上四个构造函数，参数分别是空，initialCapacity，initialCapacity和loadFactor，Map<? extends K, ? extends V> m
- initialCapacity：指定HashMap的大小。
- loadFactor：哈希负载因子。
- Map<? extends K, ? extends V> m：Map集合。
值得注意的是如果我们不指定数组大小，那么HashMap的默认大小就是16。如果我们指定大小，例如33，那么会调用如下函数：
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}我第一眼看到这个函数直接一句卧槽，这都什么呀。我们仔细算一下就知道，这个函数会返回比我们传入的值更大的最近的一个2进制值，例如传入33，返回的就是64.
也就是无论我们指定的数是几HashMap都会以2进制的大小进行初始化。这个跟HashMap的扩容机制有关，HashMap是以2倍的方式进行扩容
4、HashMap的put的过程
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
// 第四个参数 onlyIfAbsent 如果是 true，那么只有在不存在该 key 时才会进行 put 操作
// 第五个参数 evict 我们这里不关心
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 第一次 put 值的时候，会触发下面的 resize()，类似 java7 的第一次 put 也要初始化数组长度
// 第一次 resize 和后续的扩容有些不一样，因为这次是数组从 null 初始化到默认的 16 或自定义的初始容量
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 找到具体的数组下标，如果此位置没有值，那么直接初始化一下 Node 并放置在这个位置就可以了
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {// 数组该位置有数据
Node<K,V> e; K k;
// 首先，判断该位置的第一个数据和我们要插入的数据，key 是不是"相等"，如果是，取出这个节点
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果该节点是代表红黑树的节点，调用红黑树的插值方法，本文不展开说红黑树
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 到这里，说明数组该位置上是一个链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 插入到链表的最后面(Java7 是插入到链表的最前面)
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// TREEIFY_THRESHOLD 为 8，所以，如果新插入的值是链表中的第 8 个
// 会触发下面的 treeifyBin，也就是将链表转换为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果在该链表中找到了"相等"的 key(== 或 equals)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 此时 break，那么 e 为链表中[与要插入的新值的 key "相等"]的 node
break;
p = e;
}
}
// e!=null 说明存在旧值的key与要插入的key"相等"
// 对于我们分析的put操作，下面这个 if 其实就是进行 "值覆盖"，然后返回旧值
if (e != null) {
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 如果 HashMap 由于新插入这个值导致 size 已经超过了阈值，需要进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
- 当我们调用Put方法的时候，会先检查数组是否为空，如果为空则初始化数组。
- 判断key是否为null，如果是null则会把对应的value值放到数组下标为0位置。
- 根据key算出来hash值，找到对应位置查找，如果有该key，则覆盖原来的value值
- 如果没有该key（新值），则把key和value以Node的形式存放到当前位置，jdk1.7采用头插法，jdk1.8采用尾插法。
- 判断是否需要转化为红黑树，也就是链表长度是否到达8.
- 判断是否扩容。
值得注意的是JDK1.7是先扩容再插入，1.8是先插入再扩容。
5、HashMap的扩容原理
HashMap是默认以两倍的大小进行扩容。
例如我们的HashMap的数组从16扩容到32，如图所示
链表中的节点值会有序的分布在新链表的 i 位置和 i+16 的位置。省去了重新计算hash值的过程，而且分布的更加均匀。
6、HashMap线程安全吗？
HashMap是一个线程不安全的集合，如果两个线程同时操作Map扩容，就会产生循环链表的现象。
如何得到一个线程安全的Map
- 使用Collections工具类，将线程不安全的Map包装成线程安全的Map；
- 使用java.util.concurrent包下的Map，如ConcurrentHashMap；
- 不建议使用Hashtable，虽然Hashtable是线程安全的，但是性能较差。
