Java中HashMap实现原理

类声明：

概述：

• 线程不安全；
• <Key, Value>两者都可以为null；
• 不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变；
• HashMap使用Iterator；
• HashMap中hash数组的默认大小是16，增长方式一定是2的指数倍；

HashMap的数据结构：

　　在Java语言中，最基本的结构只有两种，一个是数组，另一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。
　　通过分析这两种数据结构的优劣，才能得出HashMap这样设计的缘由：

• 数组：
  　　数组存储区间是连续的，可以通过下标迅速访问数组中任何元素，同样，如果想删除一个元素，那么需要移动大量元素，插入操作同理。但占用内存严重，所以空间复杂度很大。不过数组的二分查找时间复杂度小，仅为O(1)。数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难。

• 链表：
  　　链表存储区间离散，占用内存比较宽松，故空间复杂度很小，但时间复杂度很大，为O(N)。链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。

• HashMap的选择：哈希表
  　　哈希表综合了两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易的数据结构。哈希表（Hash table）既满足了数据的查找方便，同时不占用太多的内容空间。

　　从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。然后通过hash(key)%len获得元素存储在数组中的下标值，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上图的哈希表中，12%16=12，28%16=12，108%16=12，140%16=12。所以12、28、108和140都存储在数组下标为12的位置。

　　HashMap实现了一个静态内部类Node，其实现了Map.Entry接口。HashMap中实现的数组就是Node[]，Map中的内容都保存在Node[]中，如下图所示。