HashMap原理详解

1、HashMap是存储键值对的数据结构；

2、几个重要参数：

 

• 容量，默认为16
• 负载因子，默认为0.75
• 扩容极限（暂不十分了解）

说明：当我们不指定任何参数创建HashMap时，就会创建一个容量为16，负载因子为0.75的HashMap，当HashMap中实际的元素个数大于等于16*0.75=12时，会触发HashMap的resize操作，HashMap的容量会自动扩展一倍。负载因子0.75被证明是性能比较好的取值，通常不会修改，那么只有初始同理会导致频繁扩容的行为，这是非常耗费资源的操作，所以如果能够事先估计出容器所需要存储的容量，就在初始化时修改默认值，即new HashMap(int initialCapacity)。

几个重要函数：hashCode() 和 equal() 

• hashCode()，计算key值对应的哈希值，然后确定存储的数组索引；
• equal()，确定存储索引后，在索引处单向链表上遍历比较key值，看是否已经存储。

说明：这两个函数对实现HashMap的精确性和正确性至关重要。

3、HashMap的底层实现：Entry数组 + 链表 + 红黑树。

首先，在HashMap类中有一个Entry的内部类，这个Entry类包含了key-value作为实例变量。没当向HashMap中存放k-v对时，都会为其实例化一个Entry对象，则个Entry对象就会存储Entry数组中。而Entry在数组中的具体位置，会根据key的HashCode()方法计算出的哈希值来决定。如果哈希算法设计的足够好，是不会发生碰撞冲突的，但实际中肯定没有这么理想，所以在每个索引处，会有一个单向链表，来存储相同索引的Entry对象。

然后，当调用put方法向哈希表中存储键值对时，首先计算key的hashcode，定位到合适的数组索引，然后在该索引上的单向链表进行遍历，用equals函数比较key是否存在。如果存在，则新的value值覆盖原来的value值；如果不存在，则将新的Entry对象插入到链表头部。且当链表长度大于某个值（可能是8）时，链表会变为红黑树，链表的查询效率为O(n)，红黑树的查询效率为O(lgn)，可见后者的效率更高。

最后，当需要取出一个Entry对象时，也是根据key的hashCode值来找到其存储位置，直接取出该Entry。

4、resize在多线程环境下，可能会产生条件竞争。

如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小，那么它们会同时试着去调整大小。在调整大小时，存储在链表中的元素的次序会反过来，因为在放入新的位置时，HashMap会将Entry对象不断的插入链表的头部。插入头部也主要是为了防止尾部遍历，否则这对key的HashCode相同的Entry每次添加还要定位到尾节点。如果条件竞争发送了，可能会出现环形链表，之后当我们get(key)操作时，就有可能发生死循环。形成循环的原因可参考连接http://www.cnblogs.com/andy-zhou/p/5402984.html。

此外，虽然HashTable使用synchronized来保证线程安全，但是它会锁住整个哈希表，在线程竞争激烈的情况下，效率非常低，所以并不在多线程中经常使用HashTable。

5、多线程中的哈希表ConcurrentHashMap

采用segment分段锁来保护不同段的数据，这样在多线程中就既安全又高效。当多线程访问不同段的数据时，线程间并不存在锁的竞争，从而可以有效提高并发访问效率。

6、HashMap和HashTable有什么区别和联系？

• 都实现了Map接口；
• HashMap允许键和值时null，而HashTable不允许键或者值是null；
• HashMap不是同步的，多线程不安全；而HashTable是多线程安全的，同步的；
• HashTable是遗留类，内部实现很多没优化和冗余。其次在多线环境下，现在也有ConcurrentHashMap代替。

 7、一个解释很详细的链接：http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/06/03/2532832.html