本文整理自漫畫：什么是HashMap? -小灰的文章 。已獲得作者授權。
HashMap 是一個用於存儲Key-Value 鍵值對的集合，每一個鍵值對也叫做Entry。這些個Entry 分散存儲在一個數組當中，這個數組就是HashMap 的主干。
HashMap 數組每一個元素的初始值都是Null。
1. Put 方法的原理
調用Put方法的時候發生了什么呢？
比如調用 hashMap.put("apple", 0) ，插入一個Key為“apple"的元素。這時候我們需要利用一個哈希函數來確定Entry的插入位置（index）：
index = Hash（"apple"）
假定最后計算出的index是2，那么結果如下：
但是，因為HashMap的長度是有限的，當插入的Entry越來越多時，再完美的Hash函數也難免會出現index沖突的情況。比如下面這樣：
這時候該怎么辦呢？我們可以利用鏈表來解決。
HashMap數組的每一個元素不止是一個Entry對象，也是一個鏈表的頭節點。每一個Entry對象通過Next指針指向它的下一個Entry節點。當新來的Entry映射到沖突的數組位置時，只需要插入到對應的鏈表即可：
新來的Entry節點插入鏈表時，使用的是“頭插法。
2. Get方法的原理
使用Get方法根據Key來查找Value的時候，發生了什么呢？
首先會把輸入的Key做一次Hash映射，得到對應的index：
index = Hash（“apple”）
由於剛才所說的Hash沖突，同一個位置有可能匹配到多個Entry，這時候就需要順着對應鏈表的頭節點，一個一個向下來查找。假設我們要查找的Key是“apple”：
第一步，我們查看的是頭節點Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結果。
第二步，我們查看的是Next節點Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結果。
之所以把Entry6放在頭節點，是因為HashMap的發明者認為，后插入的Entry被查找的可能性更大。
3. HashMap的初始長度
初始長度為16，且每次自動擴容或者手動初始化的時候必須是2的冪。
如何進行位運算呢？有如下的公式（Length是HashMap的長度）：
之前說過，從Key映射到HashMap數組的對應位置，會用到一個Hash函數：
index = Hash（“apple”）
如何實現一個盡量均勻分布的Hash函數呢？我們通過利用Key的HashCode值來做某種運算。
index = HashCode（Key） & （Length - 1）
下面我們以值為“book”的Key來演示整個過程：
- 計算book的hashcode，結果為十進制的3029737，二進制的
101110001110101110 1001。 - 假定HashMap長度是默認的16，計算Length-1的結果為十進制的15，二進制的1111。
- 把以上兩個結果做與運算，
101110001110101110 1001 & 1111 = 1001，十進制是9，所以 index=9。
可以說，Hash算法最終得到的index結果，完全取決於Key的Hashcode值的最后幾位。這里的位運算其實是一種快速取模算法。
HashMap 的size為什么必須是2的冪?。這是因為2的冪用二進制表示時所有位都為1，例如16-1=15 的二進制就是1111B。我們說了Hash算法是為了讓hash 的分布變得均勻。其實我們可以把1111看成四個通道，表示跟1111 做&運算后分布是均勻的。假如默認長度取10，二進制表示為1010，這樣就相當於有兩個通道是關閉的，所以計算出來的索引重復的幾率比較大。
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