Java集合框架（Collection Framework）学习之 HashMap

从API文档可以得到HashMap的以下几个特点：

基于哈希表（hash table）实现，并且是链式哈希表
允许空值和空键（null=null 键值对）
HashMap与Hashtable基本相同，区别是HashMap是非同步、非线程安全的，并且可以支持空值
HashMap是无序的：HashMap不保证元素的顺序，也不保证元素的顺序会保持不变
O(1)的时间效率：它对get和put基本操作提供了常数时间（constant-time）的性能
影响HashMap性能的两个参数：初始化容量和负载因子（load factor）。不要把初始化容量设的太大，也不要把负载因子设的太小。为了更好地权衡时间和空间消耗，默认的负载因子一般为0.75。默认的容量是16。
当哈希表里的entry（键值对）超过一定阈值（threshold=capacity*factor)时，哈希表会进行再哈希（rehash）。再哈希后的哈希表的桶的个数之前的两倍。

使用选择

Hashtable 从jdk1.0就有了，而HashMap是jdk1.2添加了，ConcurrentHashMap在jdk1.5才提供。

Hashtable和ConcurrentHashMap都是线程安全的。但是ConcurrentHashMap是1.5添加的更高级的并发工具。它使用了分段锁技术来实现更细粒度的同步。因此ConcurrentHashMap比Hashtable效率较高，因此在多线程情况下一般使用ConcurrentHashMap。而HashMap是非线程安全的，因此一般在单线程下使用。

优先选择：多线程访问：ConcurrentHashMap。单线程访问：HashMap

验证

写个简单易懂的代码作为例子，代码如下，然后分别在有注释的两行代码前设置断点：

public class HashMapL {

	public static void main(String[] args) {

		HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();

		hashMap.put(null, null);  //test null key and null value;

		for(int i=0; i<16; i++){

			hashMap.put(i, i);  //autoboxing

		}

}

以debug模式运行上面代码可以看出HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();初始化了如下的hashMap：

从上图可以看到，负载因子loadfactor默认值是0.75。注意，threshold现在的值时0。根据HashMap源码里面的注释可以知道，这个值是在给table分配空间后才会计算threshold的值，分配前它的值是0,而现在table的值为null，尚未分配。那么这里的table是什么呢？了解拉链式哈希表的人就会轻易知道它是一个链表数组。

按F6执行下一步，给hashMap赋值，并且是空值，来验证与Hashtable的区别：可以保存空值。

从上图可以看到，

现在table已经初始化了，它现在拥有一个元素 "null=null"（从图片最下面可以看成）。
它是一个包含16个元素的Node<k,v>类型数组
记住，现在table的id=24，可以和之后进行再哈希后的tableid对比。

继续按F6，直到size=threshold=12，此刻table的id和之前的一样，还是id=24

现在再按一次F6执行下一步，向hashMap里添加一个元素，让元素的总数size大于阈值threshold

从图片中看到，table的id=104，大小为32，阈值threshold=24。而之前的id=24，大小为16，threshold=12。因此得出结论，

当元素大小size大于阈值threshold时就会进行再哈希。再哈希后，HashMap就会自动扩容为之前的2倍。并且用一个新的对象代替原来的对象。

由此也可得知，自动扩容是需要消耗资源的，要尽量减少自动扩容的发生。

参考：

API文档

 How HashMap works in java，强烈推荐！

（之前看了这篇文章感觉真的太好了，有种自己不用写了感觉。所以这篇博文最主要的目的是总结下HashMap的特点。和这篇文章的debug思路）