HashMap基於hashing原理，我們通過put()和get()方法儲存和獲取對象。當我們將鍵值對傳遞給put()方法時，它調用鍵對象的hashCode()方法來計算hashcode，讓后找到bucket位置來儲存值對象。當獲取對象時，通過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對，然后返回值對象。HashMap使用鏈表來解決碰撞問題，當發生碰撞了，對象將會儲存在鏈表的下一個節點中。 HashMap在每個鏈表節點中儲存鍵值對對象。
1.HashMap介紹
HashMap為Map接口的一個實現類，實現了所有Map的操作。HashMap除了允許key和value保存null值和非線程安全外，其他實現幾乎和HashTable一致。
HashMap使用散列存儲的方式保存kay-value鍵值對，因此其不支持數據保存的順序。如果想要使用有序容器可以使用LinkedHashMap。
在性能上當HashMap中保存的key的哈希算法能夠均勻的分布在每個bucket中的是時候，HashMap在基本的get和set操作的的時間復雜度都是O(n)。
在遍歷HashMap的時候，其遍歷節點的個數為bucket的個數+HashMap中保存的節點個數。因此當遍歷操作比較頻繁的時候需要注意HashMap的初始化容量不應該太大。 這一點其實比較好理解：當保存的節點個數一致的時候，bucket越少，遍歷次數越少。
另外HashMap在resize的時候會有很大的性能消耗，因此當需要在保存HashMap中保存大量數據的時候，傳入適當的默認容量以避免resize可以很大的提高性能。 具體的resize操作請參考下面對此方法的分析
HashMap是非線程安全的類，當作為共享可變資源使用的時候會出現線程安全問題。需要使用線程安全容器：
Map m = new ConcurrentHashMap();或者
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
2.數據結構介紹
HashMap使用數組+鏈表+樹形結構的數據結構。
3.HashMap源碼分析（基於JDK1.8）
3.1關鍵屬性分析
transient Node<K,V>[] table; //Node類型的數組，記我們常說的bucket數組，其中每個元素為鏈表或者樹形結構
transient int size;//HashMap中保存的數據個數
int threshold;//HashMap需要resize操作的閾值
final float loadFactor;//負載因子，用於計算threshold。計算公式為：threshold = loadFactor * capacity
其中還有一些默認值得屬性，有默認容量2^4，默認負載因子0.75等.用於構造函數沒有指定數值情況下的默認值。
3.2構造函數分析
HashMap提供了三個不同的構造函數，主要區別為是否傳入初始化容量和負載因子。分別文以下三個。
//此構造函數創建一個空的HashMap，其中負載因子為默認值0.75
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
//傳入默認的容量大小，創造一個指定容量大小和默認負載因子為0.75的HashMap
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//創建一個指定容量和指定負載因為HashMap，以下代碼刪除了入參檢查
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
注意：此處的initialCapacity為數組table的大小，即bucket的個數。
其中在指定初始化容量的時候，會根據傳入的參數來確定HashMap的容量大小。
初始化this.threshold的值為入參initialCapacity距離最近的一個2的n次方的值。取值方法如下：
case initialCapacity = 0:
this.threshold = 1；
case initialCapacity為非0且不為2的n次方:
this.threshold = 大於initialCapacity中第一個2的n次方的數。
case initialCapacity = 2^n：
this.threshold = initialCapacity
具體的計算方法為tableSizeFor(int cap)函數。計算方法是將入參的最高位下面的所有位都設置為1，然后加1
下面以入參為134217729為例分析計算過程。
首先將int轉換為二進制如下：
cap = 0000 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
另外此處賦值為this.threshold，是因為構造函數的時候並不會創建table，只有實際插入數據的時候才會創建。目的應該是為了節省內存空間吧。
在第一次插入數據的時候，會將table的capacity設置為threshold，同時將threshold更新為loadFactor * capacity
3.3關鍵函數源碼分析
3.3.1 第一次插入數據的操作
HashMap在插入數據的時候傳入key-value鍵值對。使用hash尋址確定保存數據的bucket。當第一次插入數據的時候會進行HashMap中容器的初始化。具體操作如下：
Node<K,V>[] tab; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length;
其中resize函數的源碼如下，主要操作為根據cap和loadFactory創建初始化table
Node<K, V>[] oldTab = table; int oldThr = threshold; //oldThr 根據傳入的初始化cap決定 2的n次方 int newCap, newThr = 0; if (oldThr > 0) // 當構造函數中傳入了capacity的時候 newCap = oldThr; //newCap = threshold 2的n次方，即構造函數的時候的初始化容量 else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } float ft = (float)newCap * loadFactor; // 2的n次方 * loadFactory newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); threshold = newThr; //新的threshold== newCap * loadFactory Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //長度為2的n次方的數組 table = newTab;
在初始化table之后，將數據插入到指定位置，其中bucket的確定方法為：
i = (n - 1) & hash // 此處n-1必定為 0000 1111 1111....的格式，取&操作之后的值一定在數組的容量范圍內。 其中hash的取值方式為： static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); }
具體操作如下，創建Node並將node放到table的第i個元素中
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = new Node(hash, key, value, null);
3.3.2 非第一次插入數據的操作源碼分析
當HashMap中已有數據的時候，再次插入數據，會多出來在鏈表或者樹中尋址的操作，和當size到達閾值時候的resize操作。多出來的步驟如下：
另外，在resize操作中也和第一次插入數據的操作不同，當HashMap不為空的時候resize操作需要將之前的數據節點復制到新的table中。操作如下：
3.4Cloneable和Serializable分析
在HashMap的定義中實現了Cloneable接口，Cloneable是一個標識接口，主要用來標識 Object.clone()的合法性，在沒有實現此接口的實例中調用 Object.clone()方法會拋出CloneNotSupportedException異常。可以看到HashMap中重寫了clone方法。
HashMap實現Serializable接口主要用於支持序列化。同樣的Serializable也是一個標識接口，本身沒有定義任何方法和屬性。另外HashMap自定義了
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws IOException private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException
兩個方法實現了自定義序列化操作。
注意：支持序列化的類必須有無參構造函數。這點不難理解，反序列化的過程中需要通過反射創建對象。
4.HashMap的遍歷
以下討論兩種遍歷方式，測試代碼如下：
方法一：
通過map.keySet()獲取key的集合，然后通過遍歷key的集合來遍歷map
方法二：
通過map.entrySet()方法獲取map中節點集合，然后遍歷此集合遍歷map
測試代碼如下：
public static void main(String[] args) throws Exception { Map<String, Object> map = new HashMap<>(); map.put("name", "test"); map.put("age", "25"); map.put("address", "HZ"); Set<String> keySet = map.keySet(); for (String key : keySet) { System.out.println(map.get(key)); } Set<Map.Entry<String, Object>> set = map.entrySet(); for (Map.Entry<String, Object> entry : set) { System.out.println("key is : " + entry.getKey() + ". value is " + entry.getValue()); } }
HashMap 1.7 與 1.8 的 區別，說明 1.8 做了哪些優化，如何優化的？
（一）Hashmap的結構，1.7和1.8有哪些區別
不同點：
（1）JDK1.7用的是頭插法，而JDK1.8及之后使用的都是尾插法，那么他們為什么要這樣做呢？因為JDK1.7是用單鏈表進行的縱向延伸，當采用頭插法時會容易出現逆序且環形鏈表死循環問題。但是在JDK1.8之后是因為加入了紅黑樹使用尾插法，能夠避免出現逆序且鏈表死循環的問題。
（2）擴容后數據存儲位置的計算方式也不一樣：
1. 在JDK1.7的時候是直接用hash值和需要擴容的二進制數進行&（這里就是為什么擴容的時候為啥一定必須是2的多少次冪的原因所在，因為如果只有2的n次冪的情況時最后一位二進制數才一定是1，這樣能最大程度減少hash碰撞）（hash值 & length-1）
2、而在JDK1.8的時候直接用了JDK1.7的時候計算的規律，也就是擴容前的原始位置+擴容的大小值=JDK1.8的計算方式，而不再是JDK1.7的那種異或的方法。但是這種方式就相當於只需要判斷Hash值的新增參與運算的位是0還是1就直接迅速計算出了擴容后的儲存方式。
（3）JDK1.7的時候使用的是數組+ 單鏈表的數據結構。但是在JDK1.8及之后時，使用的是數組+鏈表+紅黑樹的數據結構（當鏈表的深度達到8的時候，也就是默認閾值，就會自動擴容把鏈表轉成紅黑樹的數據結構來把時間復雜度從O（n）變成O（logN）提高了效率）