一张思维导图带你梳理HashMap相关知识

HashMap可以说是java中最常见也是最重要的key-value存储结构类，很多程序员可能经常用，但是不一定清楚这个类背后的数据结构和相关操作原理，为了复习HashMap相关的知识，今天花了一天的时间整理了下有关该类的相关知识，个人认为基本上涵盖了HashMap相关的知识点，希望对大家有所帮助。

博客园的编辑功能不好用，截成图后变形严重，因此在这里放个链接，（点我看大图）为了让大家看得更清楚，把图片的内容也放在这里。

        1、基本概念

               size：key-value键值对的数量

capacity：Entry数组的大小，默认16

loadfactor：负载因子，默认0.75，基于性能和空间的tradeoff，当太大时，会导致冲突变多，影响查询性能，太小时，会占用较多空间，导致浪费

threshold：极限容量，数组扩容时的临界值，capacity*loadFactor>threshold时，会自动扩容

Entry：map中数组存储的对象，遍历Map时就是基于Entry进行遍历的

Bucket：桶，map中一个Entry位置下对应的一个链表，类似于一个坑，相同hashcode的键值对以链表的形式存在一个bucket里

modcount：修改计数，当HashMap中的元素个数发生改变时，该值就会+1，如果该值和expectedModCount不一致，会触发fast-fail机制，抛出ConcurrentModifycationException异常

2、数据结构

jdk7之前（含jdk7）：数组+链表

jdk8开始：数组+链表|红黑树（当链表中元素超过8个时，会由链表自动转为红黑树）

3、重要特性

1、非线程安全，对应HashTable是线程安全的，因为加了synchronized关键字

2、无序，因为hash函数会打乱顺序，并且resize后不保证在新数组中的位置和原数组中位置一致，但是会在原来位置+2^n位置

3、允许key和value均为null，当key为null时，存在entry[0]所在的链表里

4、重要方法

equals方法： Object类定义的方法，具体介绍参考面hash方法。如果两个对象根据equals()方法相等，则hashcode一定相等，反过来如果hashcode相同，则equals不一定相等。重写equals方法需要满足5个特性

1、自反性：x.equals(x)永远返回true

2、对称性：如果x.equals(y)为true，则y.equals(x)也为true

3、传递性：如果x.equals(y)为true，y.equals(z)为true，则x.equals(z)也为true

4、幂等性：如果对象没被改变，那么不管调用多少次，x.equal(y)的结果永远相同

5、非空性：如果x非空，则x.equals(null) 永远为false

hash方法：Object类定义的方法，用于计算key的hashCode，默认是一个对象在JVM内存地址的哈希值。当需要比较对象的值而不是对象本身时，通常需要重写hash方法和equals方法，因为默认的equals方法比较的是对象在jvm内存地址的值，如果只重写hash         方法，那么equals方法比较的其实是2个对象的堆地址；反过来，如果只重写equals方法，那么相同对象的hashcode可能不一致，也会导致比较结果不正确

indexFor方法：计算hashCode在entry数组中的位置，用了个很巧妙的算法h = h&(table.length -1 )，后面会解释为什么每次resize的时候，都是原来的2倍

put方法：put方法先判断key是否为null，如果为null，则调用putForNullKey方法（jdk8之前），否则按下面思路执行put操作：

1、先根据hashCode方法计算该对象的key的hashCode

2、通过indexFor方法计算key的hashCode在entry数组中的下标位置

3、如果该下标处为null，则把该对象存入该节点

4、如果该下标处不为null，则遍历该链表，根据equals方法寻找是否有对应的key，如果有，则替换旧的值，否则将该对象添加到链表的头部

addEntry方法：添加Entry对象的方法，添加之前会先判断是否需要resize扩容，扩容的条件有2个：键值对数量>=极限容量，并且存放该对象的buckey的值非空（也就是有冲突了），假如有极限容量是12，map中有13个键值对，但是这13个键值对都存在table          数组的13个bucket里，那么也不会扩容的

       resize方法：当达到扩容条件时调用的方法

 1、当极限容量已经达到最大值2^32-1时，不再扩容

2、如果未达到，则首先创建一个新的数组（容量为原来数组的2倍）

如果初始化Map容量的时候不是2的n此方，会生效吗？
不会的，因为hash会找一个比该值大的最小2的n此次方的值，比如指定了初始容量为12，则默认的数组大小为16

为什么是2倍？2个原因：
1、位移运算速度快。
2、每次将对象转移到新的数组时（即调用indexFor函数时），由于采用的是hash&(length-1),既能减少冲突，又能保证速度，所以每次扩容都是原来的2倍。

3、遍历map，计算原来的数组中每个键值对在新数组中的index，再将其存到新数组中相应位置

        remove方法：与put操作基本相反，将对象从Map中移除，需注意fast-fail问题，对应的解决办法是：采用迭代器本身的remove方法，而不要采用hashMap的remove方法

5、和其他集合类的区别

 HashTable：

1、HashTable线程安全，因为put和remove方法里加了synchronized关键字

2、HashTable中的key和value都不能为null，hashMap可以

3、性能上，由于HashMap非线程安全，因此速度更高

4、HashMap继承自AbstractMap，HashTable继承自Dictionary

5、其他各方面区别不大，包括数据结构，存取方法等

TreeMap：1、HashMap无序，TreeMap基于红黑树实现，是有序的

总的来说，hashMap是一个设计非常巧妙的类，光看源码有一定的复杂度，尤其是不同版本的jdk对应的方法可能有较大差异，如果有什么地方讲的不正确，欢迎指出。有需要思维导图原图的可以给我留言，我发给你。