<p>在 Java8 之前， HashMap 是链表散列的数据结构，即数组和链表的结合体；从 Java8 开始，引入红黑树的数据结构和扩容的优化。</p>    <p>分析版本： JDK1.8</p>    <h2>Node</h2>    <p>从 Java8 引入红黑树之后， HashMap 是由数组、链表和红黑树组成，发现源码有些地方与之前不同，那就是 Node ：</p>    <pre>  <code class="language-java">public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {        static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {          final int hash;          final K key;          V value;          Node<K,V> next;            Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {              this.hash = hash;              this.key = key;              this.value = value;              this.next = next;          }            public final K getKey()        { return key; }          public final V getValue()      { return value; }          public final String toString() { return key + "=" + value; }            public final int hashCode() {              return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);          }            public final V setValue(V newValue) {              V oldValue = value;              value = newValue;              return oldValue;          }            public final boolean equals(Object o) {              if (o == this)                  return true;              if (o instanceof Map.Entry) {                  Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;                  if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&                      Objects.equals(value, e.getValue()))                      return true;              }              return false;          }      }  }  </code></pre>    <p>Node ,也就是以前的 Entry ，内容没变，只是换了一种叫法。</p>    <h2>put(K key, V value)</h2>    <pre>  <code class="language-java">public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {        transient Node<K,V>[] table;        public V put(K key, V value) {          return putVal(hash(key), key, value, false, true);      }          final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {          Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;          if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)              n = (tab = resize()).length;          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)              tab[i] = newNode(hash, key, value, null);          else {              Node<K,V> e; K k;              if (p.hash == hash &&                  ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                  e = p;              else if (p instanceof TreeNode)                  e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);              else {                  for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                      if ((e = p.next) == null) {                          p.next = newNode(hash, key, value, null);                          if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st                              treeifyBin(tab, hash);                          break;                      }                      if (e.hash == hash &&                          ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                          break;                      p = e;                  }              }              if (e != null) { // existing mapping for key                  V oldValue = e.value;                  if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                      e.value = value;                  afterNodeAccess(e);                  return oldValue;              }          }          ++modCount;          if (++size > threshold)              resize();          afterNodeInsertion(evict);          return null;      }          static final int hash(Object key) {          int h;          return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);      }          final Node<K,V>[] resize() {          ....      }          Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {          return new Node<>(hash, key, value, next);      }          static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> {          ....      }          final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {          ....      }          void afterNodeAccess(Node<K,V> p) { }      void afterNodeInsertion(boolean evict) { }    }  </code></pre>    <p>HashMap 使用哈希表来存储。哈希表为解决冲突，可以采用开放地址法和链地址法等来解决问题，Java 中 HashMap 采用了链地址法。链地址法，就是数组加链表的结合。在每个数组元素上都一个链表结构，当数据被Hash后，得到数组下标，把数据放在对应下标元素的链表上。</p>    <p>当我们往 HashMap 中 put 元素的时候，先根据 key 的 hashCode 重新计算 hash 值，根据 hash 值再通过高位运算和取模运算得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾，如果该链表超出 8 个的话，就转换成红黑树。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。</p>    <h3>hash(Object key)</h3>    <pre>  <code class="language-java">public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {          final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {          int n, i;          if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)              n = (tab = resize()).length;          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//取模运算              tab[i] = newNode(hash, key, value, null);          else {          ....   }         static final int hash(Object key) {          int h;          return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);//取hashCode值和高位参与运算      }         }  </code></pre>    <p>定位位置的方法通过以上三个步骤得到，取 key 的 hashCode 的值，然后进行无符号右移 16 位，再与现有哈希桶数组的大小取模。通过 (n - 1) & hash 来得到该对象的保存位求得这个位置的时候，马上就可以知道对应位置的元素，不用遍历链表，大大优化了查询的效率。</p>    <p>当 length 总是 2 的 n 次方时，(length - 1) & hash 运算等价于对 length 取模，也就是h % length，但是 & 比 % 具有更高的效率。</p>    <p>注意，在 Java8 之前的算法是这样的：</p>    <pre>  <code class="language-java">static int hash(int h) {        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);    }    static int indexFor(int hash, int length) {       return hash & (length-1);  }  </code></pre>    <p>Java8 优化了高位运算的算法，通过 hashCode() 的高 16 位异或低 16 位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在数组 table 的 length 比较小的时候，也能保证考虑到高低 Bit 都参与到 Hash 的计算中，同时不会有太大的开销。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/8e8203c1b51be6446cda4026eaaccf19.png"></p>    <h3>putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict)</h3>    <pre>  <code class="language-java">public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {        transient Node<K,V>[] table;          final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {          Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;          if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)//如果为null或者大小为0则创建              n = (tab = resize()).length;          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//计算index              tab[i] = newNode(hash, key, value, null);          else {              Node<K,V> e; K k;              if (p.hash == hash &&                  ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//如果有key，那么直接覆盖value                  e = p;              else if (p instanceof TreeNode)//是否是红黑树                  e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);              else {//为链表                  for (int binCount = 0; ; ++binCount) {                      if ((e = p.next) == null) {                          p.next = newNode(hash, key, value, null);                          if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st                              treeifyBin(tab, hash);//链表长度大于8转换为红黑树进行处理                          break;                      }                      if (e.hash == hash &&                          ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))                          break;                      p = e;//key已经存在直接覆盖value                  }              }              if (e != null) { // existing mapping for key                  V oldValue = e.value;                  if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)                      e.value = value;                  afterNodeAccess(e);                  return oldValue;              }          }          ++modCount;          if (++size > threshold)              resize();//扩容          afterNodeInsertion(evict);          return null;      }  }  </code></pre>    <ol>     <li>当 table 数组为 null 或者大小为 0 的时候进行扩容。</li>     <li>第二步，计算出该 key 的索引 index 。</li>     <li>找到 table 数组中该位置，判断该位置上是否有值：      <ol>       <li>如果有，判断 key 的 hashCode() 和 equals() 是否相等，相等的话覆盖，不相等的话再判断是否是红黑树还是链表。</li>       <li>如果没有，判断是不是红黑树：        <ol>         <li>是，就插入到红黑树中；</li>         <li>不是话，遍历链表，如果大小大于8，转换成红黑树，插入到红黑树中，不大于8的话就插入到链表，如果在遍历的是否发现hashCode() 和 equals() 相等。</li>        </ol> </li>      </ol> </li>     <li>插入成功后，判断 table 数组大小是否超过了最大容量，是的话扩容</li>    </ol>    <h3>resize()</h3>    <pre>  <code class="language-java">public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {            static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;      static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16      static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;        final Node<K,V>[] resize() {          Node<K,V>[] oldTab = table;//旧的数组          int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;//旧的数组大小          int oldThr = threshold;//旧的最大容量          int newCap, newThr = 0;          if (oldCap > 0) {              if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//扩容前的旧的数组大小如果已经达到最大(2^30)                  threshold = Integer.MAX_VALUE;////修改最大容量为int的最大值(2^31-1)，这样以后就不会扩容了                  return oldTab;              }              else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)//扩容后的小于数组大小最大值                  newThr = oldThr << 1; // double threshold 在旧值上乘以2          }          else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold              newCap = oldThr;//旧的最大容量就是新的数组容量          else {               // zero initial threshold signifies using defaults              newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//16              newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//0.75*16          }          if (newThr == 0) {//计算新的最容量              float ft = (float)newCap * loadFactor;              newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?                        (int)ft : Integer.MAX_VALUE);          }          threshold = newThr;          @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})              Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];          table = newTab;//新的table数组          if (oldTab != null) {              for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {//将旧的移动到新的里面去                  Node<K,V> e;                  if ((e = oldTab[j]) != null) {                      oldTab[j] = null;                      if (e.next == null)//没有重合的，就只有这一个值                          newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;//给e找位置                      else if (e instanceof TreeNode)//如果是红黑树                          ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);                      else { // preserve order 处理链表                          Node<K,V> loHead = null, loTail = null;                          Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;                          Node<K,V> next;                          do {                              next = e.next;                              if ((e.hash & oldCap) == 0) {//原来的索引                                  if (loTail == null)                                      loHead = e;                                  else                                      loTail.next = e;                                  loTail = e;                              }                              else {//原来的索引+oldCap                                  if (hiTail == null)                                      hiHead = e;                                  else                                      hiTail.next = e;                                  hiTail = e;                              }                          } while ((e = next) != null);                          if (loTail != null) {//原索引放到新table数组里                              loTail.next = null;                              newTab[j] = loHead;                          }                          if (hiTail != null) {//原索引+oldCap放到新table数组里                              hiTail.next = null;                              newTab[j + oldCap] = hiHead;                          }                      }                  }              }          }          return newTab;      }  }  </code></pre>    <p> </p>    <p>来自：http://yydcdut.com/2016/12/06/hashmap-analyse/</p>    <p> </p>