在秋招面試準(zhǔn)備中博主找過很多關(guān)于HashMap的博客滚澜，但是秋招結(jié)束后回過頭來看粗仓，感覺沒有一篇全面、通俗易懂的講解HashMap文章（可能是博主沒有找到）设捐，所以在秋招結(jié)束后借浊，寫下了這篇文章，盡最大的努力把HashMap源碼講解的通俗易懂萝招，并且盡量涵蓋面試中HashMap的考察點(diǎn)蚂斤。
就博主的經(jīng)歷來看，HashMap是求職面試中名副其實(shí)的“明星”槐沼，基本上博主面試的每一家公司多多少少都有問到HashMap的底層實(shí)現(xiàn)原理等一些相關(guān)問題曙蒸。
這篇文章將會按以下順序來組織：
HashMap源碼分析（JDK8，通俗易懂）
HashMap面試“明星”問題匯總岗钩，以及明星問題答案
下面是JDK8中HashMap的源碼分析：
注：下文源碼分析中纽窟，
注釋多少與重要性成正比
注釋多少與重要性成正比
注釋多少與重要性成正比
HashMap的成員屬性源碼分析
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
//HashMap的初始容量為16，HashMap的容量指的是存儲元素的數(shù)組大小兼吓，即桶的數(shù)量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
* The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
* by either of the constructors with arguments.
* MUST be a power of two <= 1<<30.
*/
//HashMap的最大的容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
/**
* DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的負(fù)載因子臂港，影響HashMap性能的參數(shù)之一，是時間和空間之間的權(quán)
* 衡视搏，后面會看到HashMap的元素存儲在Node數(shù)組中审孽，這個數(shù)組的大小這里稱為“桶”的大小.
* 另外還有一個參數(shù)size指的是我們往HashMap中put了多少個元素。
* 當(dāng)size==桶的數(shù)量*DEFAULT_LOAD_FACTOR的時候浑娜，這時HashMap要進(jìn)行擴(kuò)容操作佑力，也就是桶不能裝
* 滿。DEFAULT_LOAD_FACTOR是衡量桶的利用率:DEFAULT_LOAD_FACTOR較小時（桶的利用率較薪钤狻）,
* 這時浪費(fèi)的空間較多（因?yàn)橹荒艽鎯ν暗臄?shù)量*DEFAULT_LOAD_FACTOR個元素打颤，超過了就要進(jìn)行擴(kuò)容）,
* 這種情況下往HashMap中put元素時發(fā)生沖突的概率也很小杂数，所謂沖突指的是：多個元素被put到了同一個桶 中;
* 沖突小時（可以認(rèn)為一個桶中只有一個元素）put、get等HashMap的操作代價(jià)就很低瘸洛，可以認(rèn)為是O(1);
* 桶的利用率較大的時候(DEFAULT_LOAD_FACTOR很大揍移，注意可以大于1，因?yàn)闆_突的元素是使用鏈表或者 紅黑樹連接起來的)
* 空間利用率較高反肋，
* 這也意味著一個桶中存儲了很多元素那伐，這時HashMap的put、get等操作代價(jià)就相對較大石蔗，因?yàn)槊恳粋€put或get操作都變成了
* 對鏈表或者紅黑樹的操作罕邀，代價(jià)肯定大于O(1),所以說DEFAULT_LOAD_FACTOR是空間和時間的一個平衡點(diǎn);
* DEFAULT_LOAD_FACTOR較小時，需要的空間較大养距，但是put和get的代價(jià)較小;
* DEFAULT_LOAD_FACTOR較大時诉探，需要的空間較小，但是put和get的代價(jià)較大）棍厌。
*
* 擴(kuò)容操作就是把桶的數(shù)量*2肾胯，即把Node數(shù)組的大小調(diào)整為擴(kuò)容前的2倍，至于為什么是兩倍耘纱，分析擴(kuò)容函 數(shù)時會講解敬肚，
* 這其實(shí)是一個trick。Node數(shù)組中每一個桶中存儲的是Node鏈表束析，當(dāng)鏈表長度>=8的時候艳馒，
* 鏈表會變?yōu)榧t黑樹結(jié)構(gòu)（因?yàn)榧t黑樹的增刪改查復(fù)雜度是logn，鏈表是n员寇，紅黑樹結(jié)構(gòu)比鏈表代價(jià)更信俊）。
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* The bin count threshold for using a tree rather than list for a
* bin. Bins are converted to trees when adding an element to a
* bin with at least this many nodes. The value must be greater
* than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
* tree removal about conversion back to plain bins upon
* shrinkage.
*/
//當(dāng)某一個桶中鏈表的長度>=8時蝶锋，鏈表結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)換成紅黑樹結(jié)構(gòu)（其實(shí)還要求桶的中數(shù)量>=64,后面會提到）
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
/**
* The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
* resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
* most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
*/
//當(dāng)紅黑樹中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量<=6時陆爽，紅黑樹結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)變?yōu)殒湵斫Y(jié)構(gòu)
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**
* The smallest table capacity for which bins may be treeified.
* (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
* Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
* between resizing and treeification thresholds.
*/
//上面提到的：當(dāng)Node數(shù)組容量>=64的前提下，如果某一個桶中鏈表長度>=8牲览，則會將鏈表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成
//紅黑樹結(jié)構(gòu)
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
}
HashMap內(nèi)部類——Node源碼分析
下面介紹HashMap的內(nèi)部類Node墓陈，HashMap的所有數(shù)據(jù)都保存在Node數(shù)組中那么這個Node到底是個什么東西呢恶守？
//Node是HashMap的內(nèi)部類
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
//保存key的hashcode=key的hashcode ^ (key的hashcode>>>16)這樣做主要是為了減少hash沖突
//當(dāng)我們往map中put(k,v)時第献，這個k,v鍵值對會被封裝為Node，那么這個Node放在Node數(shù)組的哪個
//位置呢：index=hash&(n-1),n為Node數(shù)組的長度兔港。那為什么這樣計(jì)算hash可以減少沖突呢庸毫？如果直接
//使用hashCode&(n-1)來計(jì)算index，此時hashCode的高位隨機(jī)特性完全沒有用到衫樊，因?yàn)閚相對于
//hashcode的值很小飒赃±ǎ基于這一點(diǎn)，把hashcode 高16位的值通過異或混合到hashCode的低16位载佳，由此
//來增強(qiáng)hashCode低16位的隨機(jī)性
final int hash;
final K key;//保存map中的key
V value;//保存map中的value
Node<K,V> next;//單向鏈表
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {//構(gòu)造器
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
HashMap hash函數(shù)和tableSizeFor函數(shù)源碼分析（這兩個函數(shù)后面會用到）
/**
* HashMap允許key為null炒事，null的hash為0（也意味著HashMap允許key為null的鍵值對），
* 非null的key的hash高16位和低16位分別由由：key的hashCode
* 高16位和hashCode的高16位異或hashCode的低16位組成蔫慧。主要是為了增強(qiáng)hash的隨機(jī)性減少hash&(n-1)的
* 隨機(jī)性挠乳，即減小hash沖突，提高HashMap的性能姑躲。所以作為HashMap的key的hashCode函數(shù)的實(shí)現(xiàn)對HashMap
* 的性能影響較大睡扬，極端情況下：所有key的hashCode都相同，這是HashMap的性能很糟糕黍析！
*/
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
/**
* 在new HashMap的時候卖怜，如果我們傳入了大小參數(shù)，這是HashMap會對我們傳入的HashMap容量進(jìn)行傳到
* tableSizeFor函數(shù)處理：這個函數(shù)主要功能是：返回一個數(shù)：這個數(shù)是大于等于cap并且是2的整數(shù)次冪
* 的所有數(shù)中最小的那個阐枣，即返回一個最接近c(diǎn)ap(>=cap)马靠，并且是2的整數(shù)次冪的那個數(shù)。
* 具體邏輯如下:一個數(shù)是2的整數(shù)次冪蔼两，那么這個數(shù)減1的二進(jìn)制就是一串掩碼虑粥，即二進(jìn)制從某位開始是一 串連續(xù)的1。
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
//舉例而言：n的第三位是1(從高位開始數(shù))宪哩，
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
//舉例而言：如果n為: 00010000 00000000 00000000 000
/*
n |= n >>> 1;->n：00011000 00000000 00000000 0000
n |= n >>> 2;->n: 00011110 00000000 00000000 0000
n |= n >>> 4;->n: 00011111 11100000 00000000 0000
n |= n >>> 8;->n: 00011111 11111111 11100000 0000
n |= n >>> 16;->n:00011111 11111111 11111111 1111
返回n+1：00010000 00000000 00000000 000(>=cap并且為2的整數(shù)次冪娩贷，與cap差值最小的那個)
最后的n+1一定是2的整數(shù)次冪，并且一定是>=cap
整體的思路就是：如果n二進(jìn)制的第k為1锁孟，那么經(jīng)過上面四個‘|’運(yùn)算后[0,k]位都變成了1,
即：一連串連續(xù)的二進(jìn)制‘1’(掩碼)彬祖，最后n+1一定是2的整數(shù)次冪（如果不溢出）
*/
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
HashMap成員屬性源碼分析
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
//我們往map中put的(k,v)都被封裝在Node中，所有的Node都存放在table數(shù)組中
transient Node<K,V>[] table;
/**
* Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
* for keySet() and values().
*/
//用于返回keySet和values
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
/**
* The number of key-value mappings contained in this map.
*/
//保存map當(dāng)前有多少個元素
transient int size;
/**
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*/
//failFast機(jī)制品抽，在講解ArrayList和LinkedList一文中已經(jīng)講過了
transient int modCount;
/**
* The next size value at which to resize (capacity * load factor).
*
* @serial
*/
// (The javadoc description is true upon serialization.
// Additionally, if the table array has not been allocated, this
// field holds the initial array capacity, or zero signifying
// DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
//這也是比較重要的一個屬性：
//創(chuàng)建HashMap時储笑，改變量的值是：初始容量（2的整數(shù)次冪）
//之后threshold的值是HashMap擴(kuò)容的門限值：即當(dāng)前Node/table數(shù)組的長度*loadfactor
//舉個例子而言，如果我們傳給HashMap構(gòu)造器的容量大小為9圆恤，那么threshold初始值為16突倍，在向HashMap中
//put第一個元素后，內(nèi)部會創(chuàng)建長度為16的Node數(shù)組盆昙，并且threshold的值更新為16*0.75=12羽历。
//具體而言，當(dāng)我們一直往HashMap put元素的時候淡喜，秕磷，如果put某個元素后，Node數(shù)組中元素個數(shù)為13了
//炼团，此時會觸發(fā)擴(kuò)容（因?yàn)閿?shù)組中元素個數(shù)>threshold了澎嚣，即13>threshold=12）疏尿，具體擴(kuò)容操作之后會
//詳細(xì)分析，簡單理解就是易桃，擴(kuò)容操作將Node數(shù)組長度*2褥琐；并且將原來的所有元素遷移到新的Node數(shù)組中。
int threshold;
/**
* The load factor for the hash table.
*
* @serial
*/
//負(fù)載因子晤郑，見上面對DEFAULT_LOAD_FACTOR 參數(shù)的講解踩衩，默認(rèn)值是0.75
final float loadFactor;
HashMap構(gòu)造器源碼分析：
//構(gòu)造器：指定map的大小，和loadfactor
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;//保存loadfactor
//注意贩汉，前面有講tableSizeFor函數(shù)驱富，該函數(shù)返回值：>=initialCapacity、返回值是2的整數(shù)次冪
//并且得是滿足上面兩個條件的所有數(shù)值中最小的那個數(shù)
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
//只指定HashMap容量的構(gòu)造器匹舞，loadfactor使用的是默認(rèn)的值:0.75
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
//無參構(gòu)造器褐鸥，默認(rèn)loadfactor：0.75
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
//其他不常用的構(gòu)造器就不分析了
從構(gòu)造器中我們可以看到：HashMap是“懶加載”，在構(gòu)造器中值保留了相關(guān)保留的值赐稽，并沒有初始化table<Node>數(shù)組叫榕，當(dāng)我們向map中put第一個元素的時候，map才會進(jìn)行初始化姊舵！
HashMap的get函數(shù)源碼分析
//入口,返回對應(yīng)的value
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
//hash：這個函數(shù)上面分析過了晰绎。返回key混淆后的hashCode
//注意getNode返回的類型是Node：當(dāng)返回值為null時表示map中沒有對應(yīng)的key，注意區(qū)分value為
//null：如果key對應(yīng)的value為null的話括丁，體現(xiàn)在getNode的返回值e.value為null荞下，此時返回值也是
//null，也就是HashMap的get函數(shù)不能判斷map中是否有對應(yīng)的key：get返回值為null時史飞，可能不包
//含該key尖昏，也可能該key的value為null！那么如何判斷map中是否包含某個key呢构资？見下面contains
//函數(shù)分析
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
public boolean containsKey(Object key) {
//注意與get函數(shù)區(qū)分抽诉，我們往map中put的所有的<key,value>都被封裝在Node中，如果Node都不存在
//顯然一定不包含對應(yīng)的key
return getNode(hash(key), key) != null;
}
//下面分析getNode函數(shù)
/**
* Implements Map.get and related methods
*
* @param hash hash for key //下面簡稱：key的hash值
* @param key the key
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
//(n-1)&hash：當(dāng)前key可能在的桶索引吐绵，put操作時也是將Node存放在index=(n-1)&hash位置
//主要邏輯：如果table[index]處節(jié)點(diǎn)的key就是要找的key則直接返回該節(jié)點(diǎn)迹淌；
//否則：如果在table[index]位置進(jìn)行搜索，搜索是否存在目標(biāo)key的Node：這里的搜索又分兩種：
//鏈表搜索和紅黑樹搜索己单，具體紅黑樹的查找就不展開了唉窃，紅黑樹是一種弱平衡(相對于AVL)BST，
//紅黑樹查找荷鼠、刪除句携、插入等操作都能夠保證在O(lon(n))時間復(fù)雜度內(nèi)完成，紅黑樹原理不在本文
//范圍內(nèi)允乐，但是大家要知道紅黑樹的各種操作是可以實(shí)現(xiàn)的矮嫉，簡單點(diǎn)可以把紅黑樹理解為BST，
//BST的查找牍疏、插入蠢笋、刪除等操作的實(shí)現(xiàn)在之前的博客中有java實(shí)現(xiàn)代碼，實(shí)際上紅黑樹就是一種平
//衡的BST
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;//一次就匹配到了鳞陨，直接返回昨寞，否則進(jìn)行搜索
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)
//紅黑樹搜索/查找
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
//鏈表搜索(查找)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;//找到了就返回
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;//沒找到，返回null
}
get函數(shù)實(shí)質(zhì)就是進(jìn)行鏈表或者紅黑樹遍歷搜索指定key的節(jié)點(diǎn)的過程厦滤；另外需要注意到HashMap的get函數(shù)的返回值不能判斷一個key是否包含在map中援岩，get返回null有可能是不包含該key；也有可能該key對應(yīng)的value為null掏导。HashMap中允許key為null享怀，允許value為null。
HashMap的put函數(shù)源碼分析
//put函數(shù)入口,兩個參數(shù)：key和value
public V put(K key, V value) {
//下面分析這個函數(shù)趟咆，注意前3個參數(shù)添瓷，后面2個參數(shù)這里不太重要，因?yàn)樗械膒ut后面2個參數(shù)都一樣
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//下面是put函數(shù)的核心處理函數(shù)
/**
* Implements Map.put and related methods
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
//hash：key的hashCode
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//上面提到過HashMap是懶加載值纱，所有put的時候要先檢查table數(shù)組是否已經(jīng)初始化了鳞贷，
//沒有初始化得先初始化table數(shù)組，保證table數(shù)組一定初始化了
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;//這個函數(shù)后面有resize函數(shù)分析
//到這里表示table數(shù)組一定初始化了
//與上面get函數(shù)相同虐唠，指定key的Node搀愧，put在table數(shù)組的i=(n-1)&hash下標(biāo)位置，get的時候
//也是從table數(shù)組的該位置搜索
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//如果i位置還沒有存儲元素疆偿，則把當(dāng)前的key妈橄，value封裝為Node，存儲在table[i]位置
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
//如果table[i]位置已經(jīng)有元素了翁脆，則接下來執(zhí)行的是：
//首先判斷鏈表或者二叉樹中時候已經(jīng)存在key的鍵值對眷蚓，存在的話就更新它的value
//不存在的話把當(dāng)前的key，value插入到鏈表的末尾或者插入到紅黑樹中
//如果鏈表或者紅黑樹中已經(jīng)存在Node.key等于key反番，則e指向該Node沙热，即
//e指向一個Node：該Node的key屬性與put時傳入的key參數(shù)相等的那個Node，后面會更新e.value
Node<K,V> e; K k;
//為什么get和put先判斷p.hash==hash,下面的if條件中去掉hash的比較也可以邏輯也正確罢缸？
//因?yàn)閔ash的比較是兩個整數(shù)的比較篙贸，比較的代價(jià)相對較小，key是泛型枫疆，對象的比較比整數(shù)比較
//代價(jià)大爵川，所以先比較hash，hash相等在比較key
if (p.hash == hash &&//
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;//e指向一個Node：該Node的key屬性與put時傳入的key參數(shù)相等的那個Node
else if (p instanceof TreeNode)
//紅黑樹的插入操作息楔，如果已經(jīng)存在該key的TreeNode寝贡，則返回該TreeNode扒披，否則返回null
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//table[i]處存放的是鏈表，接下來和TreeNode類似
//在遍歷鏈表過程中先判斷是key先前是否存在圃泡，如果存在則e指向該Node
//否則將該Node插入到鏈表末尾碟案，插入后判斷鏈表長度是否>=8，是的話要進(jìn)行額外操作
//binCountt最后的值是鏈表的長度
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
//遍歷到了鏈表最后一個元素,接下來執(zhí)行鏈表的插入操作颇蜡，先封裝為Node再插入
//p指向的是鏈表最后一個節(jié)點(diǎn)价说，將待插入的Node置為p.next，就完成了單鏈表的插入
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
//TREEIFY_THRESHOLD值是8风秤， binCount>=7,然后又插入了一個新節(jié)點(diǎn)鳖目，
//鏈表長度>=8，這時要么進(jìn)行擴(kuò)容操作缤弦，要么把鏈表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為紅黑樹結(jié)構(gòu)
//我們接下會分析treeifyBin的源碼實(shí)現(xiàn)
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//當(dāng)p不是指向鏈表末尾的時候：先判斷p.key是否等于key领迈，等于的話表示當(dāng)前key
//已經(jīng)存在了，令e指向p甸鸟，停止遍歷惦费，最后會更新e的value；
//不等的話準(zhǔn)備下次遍歷抢韭，令p=p.next薪贫，即p=e
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
//表示當(dāng)前的key之前已經(jīng)存在了，并且上面的邏輯保證:e.key一定等于key
//這是更新e.value就好
V oldValue = e.value;//保存oldvalue
//onlyIfAbsent默是false刻恭，evict為true
//onlyIfAbsent為true表示如果之前已經(jīng)存在key這個鍵值對了瞧省，那么后面在put這個key
//時，忽略這個操作鳍贾，不更新先前的value鞍匾，這里連接就好
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;//更新e.value
//這個函數(shù)的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)是“空”，即這個函數(shù)默認(rèn)什么操作都不執(zhí)行骑科，那為什么要有它呢橡淑？
//這是個hook/鉤子函數(shù)，主要要在LinkedHashMap中咆爽，LinkedHashMap重寫了這個函數(shù)
//后面講解LinkedHashMap時會詳細(xì)講解
afterNodeAccess(e);
return oldValue;//返回舊的value
}
}
//如果是第一次插入key這個鍵梁棠，就會執(zhí)行到這里
++modCount;//failFast機(jī)制
//size保存的是當(dāng)前HashMap中保存了多少個鍵值對，HashMap的size方法就是直接返回size
//之前說過斗埂，threshold保存的是當(dāng)前table數(shù)組長度*loadfactor符糊，如果table數(shù)組中存儲的
//Node數(shù)量大于threshold，這時候會進(jìn)行擴(kuò)容呛凶，即將table數(shù)組的容量翻倍男娄。后面會詳細(xì)講解
//resize方法
if (++size > threshold)
resize();
//這也是一個hook函數(shù)，作用和afterNodeAccess一樣
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
//將鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹結(jié)構(gòu)，在鏈表的插入操作后調(diào)用
/**
* Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
* table is too small, in which case resizes instead.
*/
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//MIN_TREEIFY_CAPACITY值是64,也就是當(dāng)鏈表長度>8的時候模闲，有兩種情況：
//如果table數(shù)組的長度<64,此時進(jìn)行擴(kuò)容操作
//如果table數(shù)組的長度>64建瘫，此時進(jìn)行鏈表轉(zhuǎn)紅黑樹結(jié)構(gòu)的操作
//具體轉(zhuǎn)細(xì)節(jié)在面試中幾乎沒有問的，這里不細(xì)講了围橡，
//大部同學(xué)認(rèn)為鏈表長度>8一定會轉(zhuǎn)換成紅黑樹暖混，這是不對的Ｂ乒薄Ｎ淌凇！
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
HashMap的resize函數(shù)源碼分析
重點(diǎn)中的重點(diǎn)晾咪，面試談到HashMap必考resize相關(guān)知識
/**
* 有兩種情況會調(diào)用當(dāng)前函數(shù)：
* 1.之前說過HashMap是懶加載收擦，第一次hHashMap的put方法的時候table還沒初始化，
* 這個時候會執(zhí)行resize谍倦，進(jìn)行table數(shù)組的初始化塞赂，table數(shù)組的初始容量保存在threshold中（如果從構(gòu)造器
* 中傳入的一個初始容量的話），如果創(chuàng)建HashMap的時候沒有指定容量昼蛀，那么table數(shù)組的初始容
* 量是默認(rèn)值：16宴猾。即，初始化table數(shù)組的時候會執(zhí)行resize函數(shù)
* 2.擴(kuò)容的時候會執(zhí)行resize函數(shù)叼旋，當(dāng)size的值>threshold的時候會觸發(fā)擴(kuò)容仇哆，即執(zhí)行resize方法，
* 這時table數(shù)組的大小會翻倍夫植。
*
* 注意我們每次擴(kuò)容之后容量都是翻倍（*2）讹剔，所以HashMap的容量一定是2的整數(shù)次冪，那么HashMap的
* 容量為什么一定得是2的整數(shù)次冪呢详民？（面試重點(diǎn)） 要知道原因延欠，首先回顧我們put
* key的時候，每一個key會對應(yīng)到一個桶里面沈跨，桶的索引是這樣計(jì)算的： index = hash & (n-1)由捎，
* index的計(jì)算最為直觀的想法是：hash%n，即通過取余的方式把當(dāng)前的key饿凛、value鍵值對散列到各個桶中狞玛；
* 那么這里為什么不用取余(%)的方式呢？原因是CPU對位運(yùn)算支持較好笤喳，即位運(yùn)算速度很快为居。
* 另外,當(dāng)n是2的整數(shù)次冪時：hash&(n-1)與hash%(n-1)是等價(jià)的，但是兩者效率來講是不同的杀狡，位運(yùn)算的效率
* 遠(yuǎn)高于%運(yùn)算蒙畴。基于這一點(diǎn)，HashMap中使用的是hash&(n-1)膳凝。這還帶來了一個好處碑隆，就是將舊數(shù)組中的Node遷移到擴(kuò)容后
* 的新數(shù)組中的時候有一個很方便的特性：HashMap使用table數(shù)組保存Node節(jié)點(diǎn)，所以table數(shù)組擴(kuò)容的時候（數(shù)組擴(kuò)容）一
* 定得是先重新開辟一個數(shù)組蹬音，然后把就數(shù)組中的元素重新散列到新數(shù)組中去上煤。這里舉一個例子來來說明這個特性：下面以Hash初始容量
* n=16，默認(rèn)loadfactor=0.75舉例（其他2的整數(shù)次冪的容量也是類似的）：默認(rèn)容量：n=16著淆，二進(jìn)制：10000劫狠；n-1：15,
* n-1二進(jìn)制：01111，即一連串1永部。某個時刻独泞，map中元素大于16*0.75=12，即size>12苔埋，此時我們新建了一個數(shù)組懦砂，
* 容量為擴(kuò)容前的兩倍，newtab组橄，len=32;接下來我們需要把table中的Node搬移(rehash)到newtab荞膘。從table的i=0
* 位置開始處理,假設(shè)我們當(dāng)前要處理table數(shù)組i索引位置的node，那這個node應(yīng)該放在newtab的那個位置呢玉工？下面的hash表
* 示node.key對應(yīng)的hash值羽资，也就等于node.hash屬性值,另外為了簡單，下面的hash只寫出了8位（省略的高位的0）瓮栗，實(shí)際上
* hash是32位：node在newtab中的索引：index=hash%len=hash&(len-1)=hash&(32-1)=hash&31
* =hash&(0x0001_1111)削罩；再看node在table數(shù)組中的索引計(jì)算：i=hash&(16-1)=hash&15
* =hash&(0x0000_1111)。注意觀察兩者的異同：i=hash&(0x0000_1111);index=hash&(0x0001_1111)
* 這個表達(dá)式有個特點(diǎn)：index=hash&(0x0001_1111)=hash&(0x0000_1111) |
* hash&(0x0001_0000) =hash&(0x0000_1111) | hash&n)=i+( hash&n)费奸。什么意思呢：
* hash&n要么等于n要么等于0;也就是：inde要么等于i弥激，要么等于i+n;再具體一點(diǎn)：當(dāng)hash&n==0的時候，index=i;
* 當(dāng)hash&n==n的時候愿阐，index=i+n;這有什么用呢微服？當(dāng)我們把table[i]位置的所有Node遷移到newtab中去的時候：
* 這里面的node要么在newtab的i位置（不變），要么在newtab的i+n位置缨历；也就是我們可以這樣處理：把table[i]這個桶中的
* node拆分為兩個鏈表l1和類：如果hash&n==0以蕴，那么當(dāng)前這個node被連接到l1鏈表；否則連接到l2鏈表辛孵。這樣下來丛肮，
* 當(dāng)遍歷完table[i]處的所有node的時候，我們得到兩個鏈表l1和l2魄缚，這時我們令newtab[i]=l1,newtab[i+n]=l2,
* 這就完成了table[i]位置所有node的遷移/rehash宝与，這也是HashMap中容量一定的是2的整數(shù)次冪帶來的方便之處焚廊。
* 下面的resize的邏輯就是上面講的那樣。將table[i]處的Node拆分為兩個鏈表习劫，這兩個鏈表再放到newtab[i]
* 和newtab[i+n]位置
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;//保留擴(kuò)容前數(shù)組引用
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//正常擴(kuò)容：newCap = oldCap << 1
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//容量翻倍咆瘟，擴(kuò)容后的threshold自然也是*2
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
//table數(shù)組初始化的時候會進(jìn)入到這里
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//默認(rèn)容量
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//threshold
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;//更新threshold
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];//擴(kuò)容后的新數(shù)組
table = newTab;//執(zhí)行容量翻倍的新數(shù)組
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {//之后完成oldTab中Node遷移到table中去
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)//j這個桶位置只有一個元素，直接rehash到table數(shù)組
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
//如果是紅黑樹：也是將紅黑樹拆分為兩個鏈表诽里，這里主要看鏈表的拆分袒餐，兩者邏輯一樣
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
//鏈表的拆分
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;//第一個鏈表l1
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;//第二個鏈表l2
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {//rehash到table[j]位置
//將當(dāng)前node連接到l1上
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
//將當(dāng)前node連接到l2上
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
//l1放到table[j]位置
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
//l1放到table[j+oldCap]位置
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
HashMap面試“明星”問題匯總，及答案 ：
你知道HashMap嗎谤狡，請你講講HashMap灸眼？
這個問題不單單考察你對HashMap的掌握程度，也考察你的表達(dá)豌汇、組織問題的能力幢炸。個人認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個角度入手（所有常見HashMap的考點(diǎn)問題總結(jié)）：
size必須是2的整數(shù)次方原因
get和put方法流程
resize方法
影響HashMap的性能因素（key的hashCode函數(shù)實(shí)現(xiàn)泄隔、loadFactor拒贱、初始容量）
HashMap key的hash值計(jì)算方法以及原因（見上面hash函數(shù)的分析）
HashMap內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)：Node數(shù)組+鏈表或紅黑樹
table[i]位置的鏈表什么時候會轉(zhuǎn)變成紅黑樹（上面源碼中有講）
HashMap主要成員屬性：threshold、loadFactor佛嬉、HashMap的懶加載
HashMap的get方法能否判斷某個元素是否在map中
HashMap線程安全嗎逻澳，哪些環(huán)節(jié)最有可能出問題，為什么暖呕？
HashMap的value允許為null斜做，但是HashTable和ConcurrentHashMap的valued都不允許為null，試分析原因湾揽？
HashMap中的hook函數(shù)（后面講解LinkedHashMap時會講解瓤逼，這可作為HashMap的延伸知識，增加面試官對你的印象）
上面問題的答案都可以在上面的源碼分析中找到库物，下面在給三點(diǎn)補(bǔ)充：
HashMap的初試容量設(shè)計(jì)怎樣影響HashMap的性能的霸旗？
假如你估計(jì)你最多往HashMap中存儲64個元素，那么你在創(chuàng)建HashMap的時候：如果選用無參構(gòu)造器：默認(rèn)容量16戚揭，在存儲16loadFactor個元素之后就要進(jìn)行擴(kuò)容（數(shù)組擴(kuò)容涉及到連續(xù)空間的分配诱告，Node節(jié)點(diǎn)的rehash，代價(jià)很高民晒，所以要盡量避免擴(kuò)容操作）精居；如果給構(gòu)造器傳入的參數(shù)是64，這時HashMap中在存儲64loadFactor個元素之后就要進(jìn)行擴(kuò)容潜必；但是如果你給構(gòu)造器傳的參數(shù)為：(int)(64/0.75)+1靴姿，此時就可以保證HashMap不用進(jìn)行擴(kuò)容，避免了擴(kuò)容時的代價(jià)磁滚。
HashMap線程安全嗎佛吓，哪些環(huán)節(jié)最有可能出問題，為什么？
我們都知道HashMap線程不安全辈毯，那么哪些環(huán)節(jié)最優(yōu)可能出問題呢坝疼，及其原因：沒有參照這個問題有點(diǎn)不好直接回答，但是我們可以找參照啊谆沃，參照：ConcurrentHashMap钝凶，因?yàn)榇蠹叶贾繦ashMap不是線程安全的，ConcurrentHashMap是線程安全的唁影，對照ConcurrentHashMap耕陷，看看ConcurrentHashMap在HashMap的基礎(chǔ)之上增加了哪些安全措施，這個問題就迎刃而解了据沈。后面會有分析ConcurrentHashMap的文章哟沫，這里先簡要回答這個問題：HashMap的put操作是不安全的，因?yàn)闆]有使用任何鎖锌介；HashMap在多線程下最大的安全隱患發(fā)生在擴(kuò)容的時候嗜诀，想想一個場合：HashMap使用默認(rèn)容量16，這時100個線程同時往HashMap中put元素孔祸，會發(fā)生什么隆敢？擴(kuò)容混亂，因?yàn)閿U(kuò)容也沒有任何鎖來保證并發(fā)安全崔慧，另外,后面的博文會講到ConcurrentHashMap的并發(fā)擴(kuò)容操作是ConcurrentHashMap的一個核心方法拂蝎。
HashMap的value允許為null，但是HashTable和ConcurrentHashMap的valued都不允許為null惶室，試分析原因温自？
首先要明確ConcurrentHashMap和Hashtable從技術(shù)從技術(shù)層面講是可以允許value為null；但是它是實(shí)際是不允許的皇钞，這肯定是為了解決一些問題悼泌，為了說明這個問題，我們看下面這個例子（這里以ConcurrentHashMap為例鹅士，HashTable也是類似）
HashMap由于允value為null券躁，get方法返回null時有可能是map中沒有對應(yīng)的key；也有可能是該key對應(yīng)的value為null掉盅。所以get不能判斷map中是否包含某個key也拜，只能使用contains判斷是否包含某個key。
看下面的代碼段趾痘，要求完成這個一個功能：如果map中包含了某個key則返回對應(yīng)的value慢哈，否則拋出異常：
if (map.containsKey(k)) {
return map.get(k);
} else {
throw new KeyNotPresentException();
}
如果上面的map為HashMap，那么沒什么問題永票，因?yàn)镠ashMap本來就是線程不安全的卵贱，如果有并發(fā)問題應(yīng)該用ConcurrentHashMap谜疤，所以在單線程下面可以返回正確的結(jié)果
如果上面的map為ConcurrentHashMap玩祟，此時存在并發(fā)問題：在map.containsKey(k)和map.get之間有可能其他線程把這個key刪除了，這時候map.get就會返回null，而ConcurrentHashMap中不允許value為null膘螟，也就是這時候返回了null姻几，一個根本不允許出現(xiàn)的值棉姐？
但是因?yàn)镃oncurrentHashMap不允許value為null工碾，所以可以通過map.get(key)是否為null來判斷該map中是否包含該key，這時就沒有上面的并發(fā)問題了踪央。
掃描下方二維碼臀玄，及時獲取更多互聯(lián)網(wǎng)求職面經(jīng)、java畅蹂、python健无、爬蟲、大數(shù)據(jù)等技術(shù)液斜，和海量資料分享：
公眾號菜鳥名企夢后臺發(fā)送“csdn”即可免費(fèi)領(lǐng)取【csdn】和【百度文庫】下載服務(wù)累贤；
公眾號菜鳥名企夢后臺發(fā)送“資料”:即可領(lǐng)取5T精品學(xué)習(xí)資料、java面試考點(diǎn)和java面經(jīng)總結(jié)旗唁，以及幾十個java畦浓、大數(shù)據(jù)項(xiàng)目，資料很全检疫，你想找的幾乎都有
掃碼關(guān)注，及時獲取更多精彩內(nèi)容祷嘶。（博主今日頭條大數(shù)據(jù)工程師）
