HashMap的继承:
HashMap实现了Cloneable接口，所以可以被克隆
HashMap实现了Serializable接口，可以被序列化
HashMap继承了AbstractMap并实现了Map接口，具有Map接口的所有功能
存储结构:
JDK1.7(包括1.7)之前HashMap底层是数组+链表结合而成的高级数据结构，即 链表散列，之所以要使用链表是因为，HashMap在存储数据是通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就产生了Hash冲突，然后通过拉链法解决冲突，即将Hash值相同但值不同的元素以链表的形式放置在链表的尾部。但是链表长度太长查询效率就会变低，所以在jdk8作了优化
在jdk1.8后，在链表长度大于8且容量>=64,就会进行树化，即链表转红黑树。数组的查询效率为O(1)，链表的查询效率是O(k)，红黑树的查询效率是O(log n)。所以当元素数量非常多的时候，转化为红黑树能极大地提高查询效率
源码解析(jdk1.8):
/**
* 默认的初始容量为16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* 最大的容量为2的30次方
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 默认的装载因子
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 当一个桶中的元素个数大于等于8时进行树化
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* 当一个桶中的元素个数小于等于6时把树转化为链表
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*/
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* 当桶的个数达到64的时候才进行树化
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*/
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
/* ---------------- Fields -------------- */
/**
* 存储元素的数组，总是2的幂次倍
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* 保存entrySet()的缓存
* Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
* for keySet() and values().
*/
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
/**
* 元素的数量
* The number of key-value mappings contained in this map.
*/
transient int size;
/**
* 每次扩容和更改map结构的计数器
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*/
transient int modCount;
/**
* 临界值 当实际大小(容量*填充因子)超过临界值时，会进行扩容
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
*
* @serial
*/
// (The javadoc description is true upon serialization.
// Additionally, if the table array has not been allocated, this
// field holds the initial array capacity, or zero signifying
// DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
int threshold;
/**
* The load factor for the hash table.
*加载因子
* @serial
*/
final float loadFactor;1.容量:为数组的长度，即桶的个数，默认为16，最大为2的30次方，当容量达到64时才可以树化
2.加载因子:loadFactor是控制素组存放数据的疏密程度，loadFactor越趋近于1，entry（数组）中存放的元素也就越密集，产生hash冲突的可能性越大，loadFactor太小（越趋趋近0）会导致数组存储空间利用率太低。所以为了二者平衡，官方给了一个相对临界的值：默认0.75，即初始容量 capacity = 16 ， loadFactor = 0.75，threshold = capacity * loadFactor = 12，所以在数组长度达到12就会进行扩容，而非达到16才扩容。
3.树化：当容量达到64且链表的长度达到8时进行树化，当链表的长度小于6时反树化
4.Node<K,V>[] table: Node节点中有四个常量:
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next; // 指向下一个节点
HashMap集合的put方法源码解析:
put方法如下:
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);//hash(key)根据hash方法计算出key的hash值
}hash方法如下:
atic final int hash(Object key) {
int h;
/**
*如果key为null，则hash值为0，否则调用key的hashCode()方法
*并让高16位与整个hash异或,这种做法是为了尽可能减少hash碰撞
*/
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}putVal方法如下:
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//table未初始化或者长度为0，则扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//(n - 1) & hash 计算元素在哪个桶中
//如果这个桶中还没有元素，则把这个元素放在桶中的第一个位置
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//新建一个节点放在桶中
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// 如果桶中第一个元素的key与待插入元素的key相同，保存在e中e来记录，后续通过e判断是否直接return
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果第一个元素是树节点，则调用树节点的putTreeVal插入元素
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//链表
else {
// 遍历这个桶对应的链表，binCount用于存储链表中元素的个数
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 如果链表遍历完了都没有找到相同key的元素，说明该key对应的元素不存在，则在链表最后插入一个新节点
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 如果插入新节点后链表长度大于8，则判断是否需要树化，因为第一个元素没有加到binCount中，所以这里-1
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// 如果此时数组长度小于64还是会扩容不会树化
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果待插入的key在链表中找到了，则退出循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
// 记录下旧值
V oldValue = e.value;
// 判断是否需要替换旧值
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
// 替换旧值为新值
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
// 返回旧值
return oldValue;
}
}
// 修改次数加1
++modCount;
// 元素数量加1，判断是否需要扩容
if (++size > threshold)
// 扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
// 没找到元素返回null
return null;
}
