以下是基于jdk17

constructor

// 无参构造
public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

// 指定容器大小构造
public HashMap(@Range(from = 0, to = java.lang.Integer.MAX_VALUE) int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

// 指定容器大小和加载因子构造
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
	// 此方法可以看出指定的容量参数在构造的时候仅用于计算扩容阈值
    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);
}

// 通过此方法保证了容器的大小始终为2的指数倍，并且指定大小不符合时，会返回最接近的数字
static final int tableSizeFor(int cap) {
    int n = -1 >>> Integer.numberOfLeadingZeros(cap - 1);
    log.info("n:{}", n);
    // 扩容阈值最小值为1
    return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}

如果指定初始容量为0，会发生什么
如果指定初始容量为非2的幂次方数，threshold是多少

put()

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

hash()

static final int hash(Object key) {
    int h;
    log.info("key:{}, h:{}, h >>> 16:{}, result:{}", key, h = key.hashCode(), h >>> 16, 
            (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16));
    // 此处取key的hash值与右移16位之后的异或作为最终hash值，是为了减少hash碰撞的处理
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    
    // 模拟hash碰撞的情况
    // return 1;
}

putVal()

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){
        // 初始化
        n = (tab = resize()).length;
    }
    // 相当于hash % n，优化为(n - 1) & hash，结果是一样的，为数组的下标
    log.info("key:{}, index: {}", key, ((n - 1) & hash));
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) {
        // 数组第一次添加值
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    } else {
        Node<K,V> e; K k;
        log.info("p:{key:{}, val:{}, hash: {}}", p.key, p.value, p.hash);
        if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
            // 判断新的key与该下标下的第一个元素的key：hash相同 and (key是同一个 or key的内容相同)
            e = p;
        } else if (p instanceof TreeNode) {
            // 如果数组中元素类型是 TreeNode， 采用树的插入方法
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        } else {
            // 遍历链表的每一个元素
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                	// 后继指向新加入的元素
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) {
                        // 链表元素个数大于等于7，进入此方法
                        treeifyBin(tab, hash);
                    }
                    break;
                }
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                    break;
                }
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            // 覆盖现有的key对应的value值
            V oldValue = e.value;
            // if true, don't change existing value
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) {
                e.value = value;
            }
            // LinkedHashMap回调执行
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold) {
        // 扩容
        resize();
    }
    // LinkedHashMap回调执行
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
} 

resize()

// 扩容
final Node<K,V>[] resize() {
    // 将旧数组(扩容之前的数组)赋值给数组oldTab
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    // 旧数组的长度
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    // 旧数组的扩容阈值
    int oldThr = threshold;
    // 初始化新数组长度和扩容阈值
    int newCap, newThr = 0;

    if (oldCap > 0) {
        // 旧数组长度大于0
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            // 旧数组已经是最大容量，扩容阈值设置为Integer的最大值，不进行扩容
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) {
            // 新数组长度为旧数组的2被， 新数组长度小于最大容量 and 旧数组大于等于默认容量(16)
            // 新的扩容阈值为旧的2倍
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
    } else if (oldThr > 0) {
        // 旧数组长度等于0并且旧扩容阈值大于0
        // 新数组长度设置为旧扩容阈值
        newCap = oldThr;
    } else {
        // 旧数组长度等于0并且旧扩容阈值等于0
        // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }

    if (newThr == 0) {
        // 新阈值为0，则计算新的阈值
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        // 如果新的数组长度小于最大容量并且新的阈值小于最大容量，新的阈值为刚计算的(整数部分)，否则新的阈值为Integer的最大值
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    // 新阈值赋值给成员变量
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        // 旧数组不为null
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            // 遍历数组的每一个元素
            Node<K,V> e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                // 如果元素不为null，将当前值置为null
                oldTab[j] = null;
                if (e.next == null) {
                    // 如果没有后续元素，直接将e移动新数组的下标位置
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                } else if (e instanceof TreeNode) {
                    // 如果是树节点，则执行split方法
                    ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                } else { // preserve order
                    // 如果是链表，初始化两组头节点和尾节点，一组是需要变化下标的，一组不需要
                    Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                    Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                    Node<K,V> next;
                    // 循环链表上所有的元素
                    do {
                        next = e.next;
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            // 不需要变化下标的
                            if (loTail == null) {
                                // 头节点指向该元素
                                loHead = e;
                            } else {
                                // 尾元素的后继指向该元素
                                loTail.next = e;
                            }
                            // 尾元素指向该元素
                            loTail = e;
                        } else {
                            // 需要变化下标，旧的下标 + oldCap = 新下标
                            if (hiTail == null)
                                hiHead = e;
                            else
                                hiTail.next = e;
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    if (loTail != null) {
                        // 如果不需要变更的尾元素不为null，将尾元素的后继置为null
                        loTail.next = null;
                        // 将新数组下标位置指向头元素
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        // 如果需要变更的尾元素不为null，将尾元素的后继置为null
                        hiTail.next = null;
                        // 将新数组下标位置指向头元素，j + oldCap为元素变更之后在新数组中的下标
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    // 返回扩容之后的数组
    return newTab;
}

resize()的大致流程如下：

treeifyBin()

// 链表节点变为树节点
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
    int n, index;
    Node<K,V> e;
    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY) {
        // 数组为null or 数组长度小于64的时候，依旧保持链表形式扩容
        resize();
    } else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        // 元素不为null
        TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
        do {
            // 转换成树节点
            TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
            if (tl == null)
                hd = p;
            else {
                p.prev = tl;
                tl.next = p;
            }
            tl = p;
        } while ((e = e.next) != null);
        if ((tab[index] = hd) != null) {
        	// 将链表红黑树化
            hd.treeify(tab);
        }
    }
}

treeify()

// 树形化
final void treeify(Node<K,V>[] tab) {
            // 定义红黑树根节点
            TreeNode<K,V> root = null;
            for (TreeNode<K,V> x = this, next; x != null; x = next) {
                // 遍历链表所有节点
                next = (TreeNode<K,V>)x.next;
                // 定义左右子节点
                x.left = x.right = null;
                if (root == null) {
                    // 根节点为null
                    x.parent = null;
                    // 根节点为黑色
                    x.red = false;
                    // 根节点指向当前节点
                    root = x;
                } else {
                    // 当前节点的key, hash
                    K k = x.key;
                    int h = x.hash;
                    Class<?> kc = null;
                    for (TreeNode<K,V> p = root;;) {
                        // p为父节点
                        int dir, ph;
                        // 根节点的key
                        K pk = p.key;
                        if ((ph = p.hash) > h) {
                            // 如果父节点的hash大于当前节点的hash
                            dir = -1;
                        } else if (ph < h) {
                            // 如果父节点的hash小于当前的节点的hash
                            dir = 1;
                        } else if ((kc == null && (kc = comparableClassFor(k)) == null)
                                || (dir = compareComparables(kc, k, pk)) == 0) {
                            dir = tieBreakOrder(k, pk);
                        }

                        TreeNode<K,V> xp = p;
                        if ((p = (dir <= 0) ? p.left : p.right) == null) {
                            x.parent = xp;
                            if (dir <= 0) {
                                xp.left = x;
                            } else {
                                xp.right = x;
                            }
                            // 通过旋转保持平衡
                            root = balanceInsertion(root, x);
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
            moveRootToFront(tab, root);
        }

tieBreakOrder()

// 排序
static int tieBreakOrder(Object a, Object b) {
    // d = a.getClass().getName().compareTo(b.getClass().getName())，-1/0/1
    // 此处只会返回-1或者1
    int d;
    if (a == null || b == null ||
            (d = a.getClass().getName().
                    compareTo(b.getClass().getName())) == 0)
        // 如果a为null或者b为null或者a和b的类名相同，a的hash值不大于b的hash值，则d=-1，否则d=1
        d = (System.identityHashCode(a) <= System.identityHashCode(b) ?
                -1 : 1);
    return d;
}

balanceInsertion()

// 插入平衡
static <K,V> TreeNode<K,V> balanceInsertion(TreeNode<K,V> root, TreeNode<K,V> x) {
    // 新增的节点置为红色
    x.red = true;
    // x：当前节点，xp：当前节点的父节点，xpp：当前节点父节点的父节点，
    // xppl：当前节点父节点的父节点的左子节点，xppr：当前节点父节点的父节点的右子节点，
    for (TreeNode<K,V> xp, xpp, xppl, xppr;;) {
        if ((xp = x.parent) == null) {
            // 如果当前节点的父节点为null，则当前节点为根节点
            x.red = false;
            return x;
        } else if (!xp.red || (xpp = xp.parent) == null) {
            // 如果当前节点的父节点为黑色或者当前节点父节点的父节点为null，则不影响平衡
            return root;
        }
        if (xp == (xppl = xpp.left)) {
            // 如果当前节点的父节点是左子节点
            if ((xppr = xpp.right) != null && xppr.red) {
                // 如果当前节点父节点的父节点右子节点不为null并且是是红色
                xppr.red = false;
                xp.red = false;
                xpp.red = true;
                x = xpp;
            } else {
                if (x == xp.right) {
                    // 以当前节点的父节点为根节点左旋
                    root = rotateLeft(root, x = xp);
                    // 重新赋值xpp和xp
                    xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
                }
                if (xp != null) {
                    xp.red = false;
                    if (xpp != null) {
                        xpp.red = true;
                        // 以当前节点父节点的父节点为根节点右旋
                        root = rotateRight(root, xpp);
                    }
                }
            }
        } else {
            // 如果当前节点的父节点是右子节点
            if (xppl != null && xppl.red) {
                xppl.red = false;
                xp.red = false;
                xpp.red = true;
                x = xpp;
            } else {
                if (x == xp.left) {
                    root = rotateRight(root, x = xp);
                    xpp = (xp = x.parent) == null ? null : xp.parent;
                }
                if (xp != null) {
                    xp.red = false;
                    if (xpp != null) {
                        xpp.red = true;
                        root = rotateLeft(root, xpp);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

moveRootToFront()

/**
  * Ensures that the given root is the first node of its bin.
  * 确保给定的root节点是第一个节点。
  */
 static <K,V> void moveRootToFront(Node<K,V>[] tab, TreeNode<K,V> root) {
     int n;
     // root节点不可为null并且数组不能为null
     if (root != null && tab != null && (n = tab.length) > 0) {
         // 获取root节点的下标
         int index = (n - 1) & root.hash;
         TreeNode<K,V> first = (TreeNode<K,V>)tab[index];
         if (root != first) {
             // 如果root节点不是第一个节点
             Node<K,V> rn;
             // 设置root节点为第一个节点
             tab[index] = root;
             TreeNode<K,V> rp = root.prev;
             // 调整树节点
             if ((rn = root.next) != null)
                 ((TreeNode<K,V>)rn).prev = rp;
             if (rp != null)
                 rp.next = rn;
             if (first != null)
                 first.prev = root;
             root.next = first;
             root.prev = null;
         }
         assert checkInvariants(root);
     }
 }

checkInvariants()

/**
  * Recursive invariant check
  * 递归验证 红黑树/链表
  */
 static <K,V> boolean checkInvariants(TreeNode<K,V> t) {
     // tp：父节点，tl：左子节点，tr：右子节点，tb：前驱节点，tn：后继节点
     TreeNode<K,V> tp = t.parent, tl = t.left, tr = t.right,
             tb = t.prev, tn = (TreeNode<K,V>)t.next;
     if (tb != null && tb.next != t) {
         // 如果前驱节点不为null并且前驱节点的后继节点不是当前节点，则返回false
         return false;
     }
     if (tn != null && tn.prev != t) {
         // 如果后继节点不为null并且后继节点的前驱节点不是当前节点，则返回false
         return false;
     }
     if (tp != null && t != tp.left && t != tp.right) {
         // 如果父节点不为null并且当前节点不为其左右子节点，则返回false
         return false;
     }
     if (tl != null && (tl.parent != t || tl.hash > t.hash)) {
         // 左子节点不为null，左子节点的父节点不是当前节点或者左子节点的hash值大于当前节点的hash值
         return false;
     }
     if (tr != null && (tr.parent != t || tr.hash < t.hash)) {
         // 右子节点不为null，右子节点的父节点不是当前节点或者右子节点的hash值小于当前节点的hash值
         return false;
     }
     if (t.red && tl != null && tl.red && tr != null && tr.red) {
         // 当前节点是红色，子节点不为null且子节点为红色
         return false;
     }
     if (tl != null && !checkInvariants(tl)) {
         // 递归验证左子树
         return false;
     }
     if (tr != null && !checkInvariants(tr)) {
         // 递归验证右子树
         return false;
     }
     // 验证通过返回true
     return true;
 }