参考文章：史上最详细的 JDK 1.8 HashMap 源码解析
参考文章：Hash详解
参考文章：hashCode源码分析
参考文章：hashCode方法
参考文章：Java 细品 重写equals方法 和 hashcode 方法
参考文章：native
参考文章：HashMap中确定数组位置为什么要用hash进行扰动

一、HashMap源码

JDK官方文档源码，方便后面对照学习

二、HashMap数据结构模型图

JDK1.8对HashMap进行了比较大的优化，底层实现由之前的“数组+链表”改为“数组+链表+红黑树”。JDK1.8的HashMap的数据结构如下图所示，当链表结点较少时仍然是以链表存在，当链表结点较多时（大于8）会转为红黑树。

三、HashMap中如何确定元素位置

• 通过key.hashcode()，根据key获得hashcode值
• 通过扰动函数hash()，根据hashcode获得hash值
• 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
• 上面三个“通过”才可以获取真正意义上hashCode，即table的位置。
• 如果当前位置存在元素的话，equals() 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，不相同就通过拉链法解决冲突

其中jdk1.8中扰动函数hash的源码：

static final int hash(Object key) {
    int h;
    // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
    // ^ ：按位异或
    // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

其中看到在获得hash值时将key的hashCode异或上其无符号右移16位，Hashmap这么做原因：
防止一些实现比较差的 hashCode() 方法，使用扰动函数之后可以减少碰撞，进一步降低hash冲突的几率。

四、关于equals与hashCode函数的重写

首先我们必须知道，如果我们要使用HashMap来添加以对象作为key的键值对，那么就必须重写equals和hashCode函数。具体看 “三、HashMap中如何确定元素位置。”

我们先来看一下，没有重写的hashCode和equals的源码，不用怀疑，这就是全部源码。

//返回对象在JVM中的32位内存地址，native解释请看参看文章
public native int hashCode();
//比较两个对象的32位内存地址
public boolean equals(Object obj) {	return (this == obj);	}

为什么我们需要重写hashCode和equals呢？不重写会怎样呢？看看下面示例

public class Student {    
    private  String name;
    private Integer age;
}

/*
	我现在用同一个人（John，21），创建两个对象student1和student2。
	由于这两个对象是同一个人，所以这两个对象是相等的，但是结果却是false。
*/
public static void main(String[] args) {
	Student student1 = new Student();
	student1.setName("John");
	student1.setAge("21");

	Student student2 = new Student();
	student2.setName("John");
	student2.setAge("21");

	System.out.println(student1.equals(student2));	//false
	System.out.println(student1.hashCode() == student2.hashCode());	//false
}

明明是同一个人（John，22），为什么两个对象就不相等呢？因为我们认为的两个对象相等是根据属性的值来判断的，例如student1和student2都是name=John、age=21，那么我就认为他们是相等的。但是我们再来看看Object的hashCode和equals源码，它才不管student1和student2的属性值是否相等，只要两个对象内存地址不一样就是不相等。

这时候我们就知道要重写hashCode和equals，那么我们重写这两个方法的原则是什么？

• hashCode重写：要根据类的属性值来生成hashCode
• equals重写：要根据类的属性值来进行判断

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        boolean nameCheck=false;
        boolean ageCheck=false;
        
        if (this.name == student.name) {
            nameCheck = true;
        } else if (this.name != null && this.name.equals(student.name)) {
            nameCheck = true;
        }
 
        if (this.age == student.age) {
            ageCheck = true;
        } else if (this.age != null && this.age.equals(student.age)) {
            ageCheck = true;
        }
         
       if (nameCheck && ageCheck){
           return true;
       }

       return  false;

    @Override
    public int hashCode() {
 
        int result = 17;
        result = 31 * result + name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        return result;
        
    }

现在再来测试一下

public static void main(String[] args) {
	Student student1 = new Student();
	student1.setName("John");
	student1.setAge("21");

	Student student2 = new Student();
	student2.setName("John");
	student2.setAge("21");

	System.out.println(student1.equals(student2));	//true
	System.out.println(student1.hashCode() == student2.hashCode());	//true
}

重写equals和hashCode，是指我们在开发项目的时候，要根据自己创建对象来重写。例如我创建了Student类里面有name，id，那么我在重写equals和hashCode时候就要有对name和id的比较判断，如果我创建了Animal类里面有age，owner，那么我在重写equals和hashCode时候就要有对age和owner的比较判断

其实在java 7 有在Objects里面新增了我们需要重新的这两个方法，所以我们重写equals和hashCode还可以使用java自带的Objects，如：

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Pig pig = (Pig) o;
        return Objects.equals(name, pig.name) &&
                Objects.equals(age, pig.age);
    }
 
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

那么如果还是觉得有点麻烦呢？ 那就使用lombok的注解，让它帮我们写，我们自己就写个注解！

@EqualsAndHashCode(exclude = {"Age"})	//设置重写不包含的字段
public class Student{
	private String name;
	private Integer age;
}

五、阅读源码

HashMap在重点其实就是第三、四点，这里对源码再解读一下。

基本属性

// 默认容量16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; 
 
// 最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;    
 
// 默认负载因子0.75
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; 
 
// 链表节点转换红黑树节点的阈值, 当链表结点大于8时，转成红黑树结点
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; 
 
// 红黑树节点转换链表节点的阈值, 当红黑树结点小于7时，转成链表结点
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;   
 
// 转红黑树时, table的最小长度
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; 
 
// 链表节点, 继承自Entry
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;
 
    // ... ...
}
 
// 红黑树节点
static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {
    TreeNode<K,V> parent;  // red-black tree links
    TreeNode<K,V> left;
    TreeNode<K,V> right;
    TreeNode<K,V> prev;    // needed to unlink next upon deletion
    boolean red;
   
    // ...
}