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前言

HashMap的底层原理一直以来是面试必问的问题，本节将基于源码分析一下！jdk7版本的HashMap和jdk8的HsahMap底层原理不同，本文主要以jdk8里的HashMap来分析，最后会总结jdk7与jdk8中HashMap的底层原理，用来对比不同！

HashMap源码分析

在分析源码之前，你先要了解HashMap源码中的几个重要常量：

DEFAULT _ INITIAL _ CAPACITY : HashMap 的默认容量，16
MAXIMUM _ CAPACITY : HashMap 的最大支持容量，2^30
DEFAULTLOAD _ FACTOR : HashMap 的默认加载因子，0.75
TREEIFY _ THRESHOLD : Bucket 中链表长度大于该默认值，转化为红黑树，8
UNTREEIFY _ THRESHOLD : Bucket 中红黑树存储的 Node 小于该默认值，转化为链表。
MIN _ TREEIFY _ CAPACITY ：桶中的 Node 被树化时最小的 hash 表容量。（当桶中 Node 的数量大到需要变红黑树时，若 hash 表容量小于 MIN _ TREEIFY _ CAPACITY 时，此时应执行 resize 扩容操作这个 MIN _ TREEIFY _ CAPACITY 的值至少是 TREEIFY _ THRESHOLD 的4倍。
table ：存储元素的数组，总是2的 n 次幕
entrySet ：存储具体元素的集
size : HashMap 中存储的键值对的数量
modCount : HashMap 扩容和结构改变的次数。
threshold ：扩容的临界值，＝容量＊填充因子=16*0.75=12
loadFactor ：填充因子，创建HashMap时会将 DEFAULTLOAD _ FACTOR 赋值给它，即0.75

标红的几个变量要尤其注意！
在这里插入图片描述
那么接下来我们来分析了！
首先创建HashMap对象：

首先给填充因子loadFactor赋值为0.75！
然后再来看看装这个key-value的Node类型的数组以及Node内部类（jdk7为Entry类型的数组，都一样，换了个名）

然后我们就需要从put方法入手看看发生了什么：
在这里插入图片描述
需要计算一个key的Hash值

用到了HashCode方法，这就是为啥我们说重写equals有时要重写HashCode，我们当时在HashSet那片中写过！

putVal这个方法里分支较多，我们要慢慢看，不难！

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)
            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))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            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
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

在这里插入图片描述
这一块说明数组为空，也就是我们刚开始添加数据！
此时执行resize()方法扩容！
这个resize的逻辑分支也多，通过分析，首次put元素，resize会将底层数组长度创建好，长度为16！

在这里插入图片描述

我们继续回到putVal方法：
在这里插入图片描述
如果当前的要添加元素的数组位置为空，则将这个元素添加到这个位置！
如果数组位置不为空

如果要添加元素Hash值和当前位置元素的Hash值相同，且key值也相同，则替换value值。
如果Hash值不同或者key值不同，则循环比较链表中的元素
在这里插入图片描述
还有一层就是当前链表长度大于等于8时，转换为红黑树存储链表元素

但我们进入到treeifyBin发现当前链表长度大于等于8时，不一定转换为红黑树存储链表元素

还要满足当前数组长度大于64才转变为红黑树，否则就扩容一下底层数组，让链表长度短一些就行，毕竟红黑树是个比较复杂的树形结构！

关于扩容：
在这里插入图片描述

总结

jdk7
HashMap map = newHashMap ()；
在实例化以后，底层创建了长度是16的一数组 Entry [ ] table。
然后进行put (key1,value1)添加元素：
首先，调用key1所在类的 hashCode (）计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在 Entry 数组中的存放位置。

如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。——>情况一
如果此位量上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式存在）)，比较key1和已经存在的一个或多个数据key的哈希值：
- 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值不相同，此时key1-value1添加成功。——>情况二
- 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据（key2-value2）的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的 equals(key2)
  - 如果 equals (）返回 false ：此时key1-value1添加成功。——>情况三
  - 如果 equals (）返回 true ：使用value1替换value2。

补充：关于情况二和情况三：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储，在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，默认的扩容方式：数组长度扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。扩容临界值也扩为原来的2倍！

jdk8
jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同：

new HashMap()：底层没有创建一个长度为16的数组。
jdk8底层的数组是： Node []，而非 Entry []。
首次调用 put (）方法时，底层创建长度为16的数组。
jdk7底层结构只有：数组＋链表。jdk8中底层结构：数组＋链表＋红黑树。当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数>=8且当前数组的长度＞64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。