HashMap底层为：由数组持有桶，桶为链表或红黑树
HashMap内的重要参数：
final float loadFactor; // 加载因子
loadFactor来控制HashMap进行扩容的时机，当当前容量达到capacity*loadFactory(如16 * 0.75=12)时，则通过resize()方法来进行扩容
接下来梳理一下put方法的流程:
public V put(K key, V value) {
// 计算key的hash并通过putVal方法进行put
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;
// 数组未初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length; //通过resize()初始化数组
// (n-1) & hash来计算桶的位置
// 如果该桶内没有数据
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 新建新的Node并存入数据
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash && // 如果桶内元素p的hash值与传入的hash相等
// 且p的key与传入的key相等 且 (p的key不为空并equals传入的key)
// 则表示传入的key在HashMap中已存在
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
// 如果p是TreeNode对象，通过putTreeVal方法存放元素
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) { // 循环链表
if ((e = p.next) == null) { // 将新的元素添加到链表尾端
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 如果链表长度大于TREEIFY_THRESHOLD，将链表树化
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// treeifyBin()方法内部还会检查当前数组长度是否达到MIN_TREEIFY_CAPACITY
// 如果没有达到，则通过resize()方法扩容
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 如果当前节点的Node的hash、key与传入的hash、key相等，
// 则表示传入的key在HashMap中已存在
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 新值覆盖旧值，并返回旧值
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 存入新的元素后，自增size并判断size与threshold的大小
// 当size大于阈值后，通过resize()方法进行扩容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
接下来梳理resize()方法:
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
// 当当前大小大于HashMap允许的最大容量1 << 30时，不进行扩容，返回原数组
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 对cap进行双倍扩容后，并检查扩容后的容量大小是否在允许的范围内
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 对扩容阈值进行双倍扩容
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // 若数组空但扩容阈值大于0时，新的数组容量为扩容阈值
newCap = oldThr;
else { // 使用默认参数进行初始化
// 默认容量为16
// 默认扩容阈值为(默认加载因子 * 默认容量)，即 16 * 0.75
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
// 如果新的容量或新的阈值大于允许的最大容量，则新的扩容阈值为Integer.MAX_VALUE
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 创建新的数组，并将老的数组内的元素移至新数组内
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
// 元素在新数组中的桶的位置，需根据hash值重新进行计算
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
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) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
最后再看一下get(key)方法:
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
// 对传入的key进行hash
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { // 根据hash值计算桶的位置
// 如果第一个元素的hash、key与传入的hash、key完全相等，则直接返回first
if (first.hash == hash &&
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
// 如果first是TreeNode，则通过红黑树的getTreeNode方法来获取元素
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 对链表进行遍历，直到找到链表内元素的hash、key与传入的hash、key完全相等的节点
// 找到后则直接返回
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 执行到此，说明HashMap内当前没有该元素，返回null
return null;
}
总结一下各个方法的流程：
put(key,val)
- 对key进行hash
- 根据hash计算桶位置
- 如果该桶没有元素，则在该桶内新建元素
- 如果桶内已经存在数据
4.1 判断桶内元素的hash、key与传入的hash、key是否完全相等
4.2 如果完全相等，则说明Map内已存在该key
4.3 如果不相等且元素为TreeNode，则通过红黑树进行数据存储
4.4 如果不相等且桶内仍未链表结构，则遍历链表将新建节点追加到尾部
4.5 如果遍历过程中，链表长度已大于树化阈值，则对链表进行树化
4.6 进行树化前，会检查Map内的数组大小是否达到了最小树化阈值(64)，如果没有，则先进行resize扩容
4.7 如果遍历链表过程中，有元素的hash、key与传入的hash、key完全相等，则说明Map内已存在该key - 如果Map内已存在该key，则将新传入的value赋值到该节点的value
- 检查size是否达到扩容阈值threshold，如果达到该阈值，则进行resize()扩容
resize()
- 当数组不为空时
1.1 当当前数组容量大于最大容量1<<30时，不进行扩容，直接返回原数组
1.2 容量大小双倍扩容后仍保持在最大容量内时，对扩容阈值进行双倍扩容 - 若数组为空但扩容阈值大于0，则新的数组 容量为 扩容阈值的双倍，即threshold<<1
- 初始化数组
3.1 数组空且扩容阈值也为空，对数组大小与扩容阈值默认值赋值
3.2 若扩容阈值为0，则根据新的扩容阈值 - 创建新的数组，并将原数组内的元素移至新数组内，在放入新数组时，会根据元素的hash值(hash值不会重新计算)重新计算新的位置
get(key)
- 对k传入的key计算hash
- 根据hash计算桶内的位置
- 如果桶内为空，则直接返回null
- 如果桶内不为空
4.1 若第一个元素的hash、key与传入的参数的hash、key是否完全相等，则返回该元素
4.2 如果是TreeNode，则通过红黑树的getTreeNode方法来获取元素
4.3 如果是链表，则对链表进行遍历
4.4 检查 链表内是否有元素的hash、key与传入的参数的hash、key完全相等，如果有则直接返回该元素
4.5 如果遍历完成后仍未找到，则表示Map内没有该元素，返回null
