对java中hashmap深入理解
1、HashMap的结构是怎样的？
二维结构，第一维是数组，第二维是链表
2、Get方法的流程是怎样的？
先调用Key的hashcode方法拿到对象的hash值，然后用hash值对第一维数组的长度进行取模，得到数组的下标。来看一下 hash 方法的源码（JDK 8 中的 HashMap）：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
这段代码究竟是用来干嘛的呢？
我们都知道，key.hashCode() 是用来获取键位的哈希值的，理论上，哈希值是一个 int 类型，范围从-2147483648 到 2147483648。前后加起来大概 40 亿的映射空间，只要哈希值映射得比较均匀松散，一般是不会出现哈希碰撞的。
但问题是一个 40 亿长度的数组，内存是放不下的。HashMap 扩容之前的数组初始大小只有 16，所以这个哈希值是不能直接拿来用的，用之前要和数组的长度做取模运算，用得到的余数来访问数组下标才行。
取模运算有两处。
取模运算（“Modulo Operation”）和取余运算（“Remainder Operation ”）两个概念有重叠的部分但又不完全一致。主要的区别在于对负整数进行除法运算时操作不同。取模主要是用于计算机术语中，取余则更多是数学概念。
一处是往 HashMap 中 put 的时候（putVal 方法中）：
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
HashMap.Node<K,V>[] tab; HashMap.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);
}
一处是从 HashMap 中 get 的时候（getNode 方法中）：
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) {}
}
其中的 (n - 1) & hash 正是取模运算，就是把哈希值和（数组长度-1）做了一个“与”运算。
可能大家在疑惑：取模运算难道不该用 % 吗？为什么要用 & 呢？
这是因为 & 运算比 % 更加高效，并且当 b 为 2 的 n 次方时，存在下面这样一个公式。
a % b = a & (b-1)
用 2 n 2^n 2n 替换下 b 就是：
Java中HashMap的hash方法原理是什么
我们来验证一下，假如 a = 14，b = 8，也就是 2 3 2^3 23，n=3。
14%8，14 的二进制为 1110，8 的二进制 1000，8-1 = 7 的二进制为 0111，1110&0111=0110，也就是 0* 2 0 2^0 20+1* 2 1 2^1 21+1* 2 2 2^2 22+0* 2 3 2^3 23=0+2+4+0=6，14%8 刚好也等于 6。
这也正好解释了为什么 HashMap 的数组长度要取 2 的整次方（一个是为了保证每次的hash寻址都能保持位运算的高效性，还有就是转移数据的时候，新数组下标只要在旧数据基础上加上一个原来数据长度就行，不需要重新计算下标，则表长应基于上面的公式选取长度定位2的整次方），所以32位数据用4位二进制数存储，就看32位数的后四位就行，如果要存储字母数据到5位二进制长度的hashmap里面，就看字母的后5位数就可以。
因为（数组长度-1）正好相当于一个“低位掩码”——这个掩码的低位最好全是 1，这样 & 操作才有意义，否则结果就肯定是 0，那么 & 操作就没有意义了。
a&b 操作的结果是：a、b 中对应位同时为 1，则对应结果位为 1，否则为 0
2 的整次幂刚好是偶数，偶数-1 是奇数，奇数的二进制最后一位是 1，保证了 hash &(length-1) 的最后一位可能为 0，也可能为 1（这取决于 h 的值），即 & 运算后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便可以保证哈希值的均匀性。
& 操作的结果就是将哈希值的高位全部归零，只保留低位值，用来做数组下标访问。异或（^）运算是基于二进制的位运算，采用符号 XOR 或者^来表示，运算规则是：如果是同值取 0、异值取 1
由于混合了原来哈希值的高位和低位，所以低位的随机性加大了（掺杂了部分高位的特征，高位的信息也得到了保留）。
结果再与数组长度-1（00000000 00000000 00000000 00001111）做取模运算，得到的下标就是 00000000 00000000 00000000 00000101，也就是 5。
还记得之前我们假设的某哈希值 10100101 11000100 00100101 吗？在没有调用 hash 方法之前，与 15 做取模运算后的结果也是 5，我们不妨来看看调用 hash 之后的取模运算结果是多少。
某哈希值 00000000 10100101 11000100 00100101（补齐 32 位），将它右移 16 位（h >>> 16），刚好是 00000000 00000000 00000000 10100101，再进行异或操作（h ^ (h >>> 16)），结果是 00000000 10100101 00111011 10000000
结果再与数组长度-1（00000000 00000000 00000000 00001111）做取模运算，得到的下标就是 00000000 00000000 00000000 00000000，也就是 0。综上所述，hash 方法是用来做哈希值优化的，把哈希值右移 16 位，也就正好是自己长度的一半，之后与原哈希值做异或运算，这样就混合了原哈希值中的高位和低位，正好让每个高位对应一个低位，(若两个数低16位相同如果不这样操作便会发生碰撞，若他们的高位不同，如果再将他们的高16位与相同的低16位进行混合的异或运算，则计算出的hash值便不同，避免了碰撞)增大了随机性。
说白了，hash 方法就是为了增加随机性，让数据元素更加均衡的分布，减少碰撞。这个数组下标所在的元素就是第二维链表的表头。然后遍历这个链表，使用Key的equals同链表元素进行比较，匹配成功即返回链表元素里存放的值。
3、Get方法的时间复杂度是多少？
HashMap中，如果key经过hash算法得出的数组索引位置全部不相同，即Hash算法非常好，那样的话，getKey方法的时间复杂度就是O(1)，如果Hash算法技术的结果碰撞非常多，假如Hash算极其差，所有的Hash算法结果得出的索引位置一样，那样所有的键值对都集中到一个桶中，或者在一个链表中，或者在一个红黑树中，时间复杂度分别为O(n)和O(lgn)。
4、请解释一下HashMap的参数loadFactor，它的作用是什么？
loadFactor表示HashMap的拥挤程度，影响hash操作到同一个数组位置的概率。默认loadFactor等于0.75，当HashMap里面容纳的元素已经达到HashMap数组长度的75%时，表示HashMap太挤了，需要扩容，在HashMap的构造器中可以定制loadFactor。
5、请说明一下HashMap扩容的过程？
扩容需要重新分配一个新数组，新数组是老数组的2倍长，然后遍历整个老结构，把所有的元素挨个重新hash分配到新结构中去。这个rehash的过程是很耗时的，特别是HashMap很大的时候，会导致程序卡顿，而2倍内存的关系还会导致内存瞬间溢出，实际上是3倍内存，因为老结构的内存在rehash结束之前还不能立即回收。那为什么不能在HashMap比较大的时候扩容扩少一点呢，关于这个问题我也没有非常满意的答案，我只知道hash的取模操作使用的是按位操作，按位操作需要限制数组的长度必须是2的指数。另外就是Java堆内存底层用的是TcMalloc这类library，它们在内存管理的分配单位就是以2的指数的单位，2倍内存的递增有助于减少内存碎片，减少内存管理的负担。
本文转自：https://www.toutiao.com/i6504574147786441229/?group_id=6504574147786441229&group_flags=0
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