HashMap底层原理（详细介绍）_hashmap底层实现原理

数组：其实所谓的数组指的就是一组相关类型的变量集合，并且这些变量彼此之间没有任何的关联。存储区间连续，占用内存严重，数组有下标，查询数据快，但是增删比较慢；

链表：一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是不会按照线性的顺序存储数据，而是每一个节点里存到下一个节点的指针。存储区间离散，占用内存比较宽松，使用链表查询比较慢，但是增删比较快；

哈希表：Hash table 既满足了数据的快速查询（根据关键码值key value 而直接进行访问的数据结构），也不会占用太多的内存空间，十分方便。哈希表是数组加链表组成。

HashMap结构及原理

   HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。实现HashMap对数据的操作，允许有一个null键，多个null值。

   HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。数组+链表结构，新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。Entry就是数组中的元素，每个Entry其实就是一个key-value的键值对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表，HashMap底层将key-value当成一个整体来处理，这个整体就是一个Entry对象。HashMap底层采用一个Entry【】数组来保存所有的key-value键值对，当需要存储一个Entry对象时，会根据hash算法来决定在其数组中的位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry对象时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置， 在根据equals方法从该位置上的链表中取出Entry;

 

HashMap的存储

      put：（key-value）方法是HashMap中最重要的方法，使用HashMap最主要使用的就是put，get两个方法。

1. 判断键值对数组table[i]是否为空或者为null，否则执行resize（）进行扩容；
2. 根据键值key计算hash值得到插入的数组索引  i  ,如果table[i] == null ，直接新建节点添加即可，转入6，如果table[i] 不为空，则转向3；
3. 判断table[i] 的首个元素是否和key一样，如果相同（hashCode和equals）直接覆盖value，否则转向4；
4. 判断table[i] 是否为treeNode，即table[i]是否为红黑树，如果是红黑树，则直接插入键值对，否则转向5；
5. 遍历table[i] ,判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换成红黑树，进行插入操作，否则进行链表插入操作；便利时遇到相同key直接覆盖value；
6. 插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超过了threshold，如果超过，则扩容；

  

看一下put源码

 get方法取值过程：

         int  hash = key.hashCode（）；

         int index =  hash%Entry[].length;

1. 指定key通过hash函数得到key的hash值；
2. 调用内部方法getNode（），得到桶号（一般为hash值对桶数求摸）；
3. 比较桶的内部元素是否和key相等，如不相等，则没有找到，相等，则取出相等记录的value；
4. 如果得到key所在桶的头结点恰好是红黑树节点，就调用红黑树节点的getTreeNode（）方法，否则就遍历链表节点。getTreeNode（）方法通过调用树形节点的find（）方法进行查找。由于之前添加时已经保证这个树是有序的，因此查找时基本就是折半查找，效率高；
5. 如果对比节点的哈希值和要查找的哈希值相等，就会判断key是否相等，相等就直接返回；不相等就从子树中递归查找；

 HashMap中直接地址用hash函数生成，冲突用比较函数解决。如果每个桶内部只有一个元素，那么查找的时候只有一次比较。当许多桶内没有值得时候，许多查询就会更快

addEntry方法

1. 添加新元素前，判断是否需要对map的数组进行扩容，如果需要扩容，则扩容多大？
2. 对于新增key-value键值对，如果可以的hash值相同，则构造单向列表；

 源码分析：

 createEntry

  该方法主要完成两个功能，一个是添加新的key到Entry数组中，第二个就是对于不同的key的hash值相同的情况下，在同一个数组下标出，构建单向链表进行存储；

源码如下：

 HashMap碰撞以及解决方法（开放定址法，在哈希法，链地址法，建立一个公共溢出区）

    当两个对象的hashCode相同时，他们的bucket位置相同，hash碰撞就会发生。因为HashMap使用LinkedList存储对象，这个Entry（存储键值对的Map.Entry对象）会存储在LinkedList中。这两个对象算hashCode相同，但是他们可能并不相等。那么如何获取这两个对象的值呢？当我们调用get（）方法，HashMap会使用键值对象的hashCode找到bucket位置，遍历LinkedList一直找到值对象。找到bucket位置以后，会调用keys.equals（）方法去找到LinkedList中正确的节点，最终找到要找的值对象，使用final修饰，并采用合适的equals（）和hashCOde（）方法，减少碰撞。

HashMap扩容机制

  扩容必须满足两个条件

• 存放新值的时候当前已有元素必须大于阈值；
• 存放新值的时候当前存放数据发生hash碰撞（当前key计算的hash值计算出的数组索引位置已经存在值）

1.  HashMap在添加值的时候，它默认能存储16个键值对，直到你使用这个HashMap时，它才会给HashMap分配16个键值对的存储空间，（负载因子为0.75,阈值为12），当16个键值对已经存储满了，我们在添加第17个键值对的时候才会发生扩容现象，因为前16个值，每个值在底层数组中分别占据一个位置，并没有发生hash碰撞。
2. HashMap也有可能存储更多的键值对，最多可以存储26个键值对，我们来算一下：存储的前11个值全部发生hash碰撞，存到数组的同一个位置中，（这时元素个数小于阈值12，不会扩容），之后存入15个值全部分散到数组剩下的15个位置中，（这时元素个数大于等于阈值，但是每次存入元素并没有发生hash碰撞，不会扩容），11+15=26，当我们存入第27个值得时候满足以上两个条件，HashMap才会发生扩容；