HashMap实现原理

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

下面分五部分简单介绍：

一、HashMap构造方式
    数组+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的，HashMap也不例外。
    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。

/**
 * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
 */
transient Entry[] table;

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;
    final int hash;
    ……
}

table是数组，数组中每个元素是Entry，即链表
二、如何存放数据

public V put(K key, V value) {
    // HashMap允许存放null键和null值。
    // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    // 根据key的keyCode重新计算hash值。
    int hash = hash(key.hashCode());
    // 搜索指定hash值在对应table中的索引。
    int i = indexFor(hash, table.length);
    // 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素。
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    // 如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。
    modCount++;
    // 将key、value添加到i索引处。
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

首先，判断key是否为空，是的话调用putForNullKey；
其次，对key.hashcode（）进行hash（）的映射；
再次，根据indexFor（）找到数组下标i
再再次，如果table[i]不为空，遍历链接，确定是否有相同的key；有则替换value，返回oldvalue；
最后，添加entry到table[i]

三、如何取数据

public V get(Object key) {
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    int hash = hash(key.hashCode());
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
        e != null;
        e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
            return e.value;
    }
    return null;
}

首先，判断是否为，是的话调用getForNullKey；
其次，计算hash、下标
再次，遍历查找；找到，返回value；
最后，没找到，返回null

四、哈希函数
上面的代码中，重点在于hash(key.hashCode())

static int hash(int h) {
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

据说加入了高位计算，防止低位不变，高位变化时，造成的hash冲突。但不懂。
>>>的意思为，右移，高位补0
>>的意思为，右移，高位补符号位
如何根据hash()值，取数组下标

static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}

HashMap的大小为2^n，length-1的二进制，相应位数全为1，使得数据可以均匀分布
采用&操作，比%速度快

Java源码中，HashMap的最大值为1<<30,即2^30
int的最大值为2^31-1，不采用此的原因即为HashMap的大小为2^n

五、HashMap的resize（rehash）
元素多了，需要扩容；ArrayList也是如此。
当HashMap中的元素个数超过数组大小*loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，这是一个折中的取值。
默认情况下，数组大小为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

六、疑惑
hash函数的设计，不懂，待学习，求指点
static int hash(int h) {
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

修改转自：http://zhangshixi.iteye.com/blog/672697