hashMap的底层数据结构

本节用于记录Java HashMap底层数据结构、方法实现原理等，基于JDK 1.8。

# 底层数据结构

Java hashMap 是采用哈希表结构的（数组+链表 /jdk8后加入红黑树）实现，结合了数组和链表的优点，

1，数组优点：可以快速通过数组下标对数组元素操作，效率极高

2，链表优点：插入或删除元素不需要移动元素，只需要修改链表的引用，效率极高

hashMap图示如下：

hashMap内部使用数组储存数据，每个元素都是一个Node<k,v>

每个node 包含了hash，key，value，next 其中next表示下一个节点。

hashMap通过hash方法计算key的哈希码，然后通过公式计算key的下标。当数组中的下标存放一致时，数据将以链表的方式储存（hash冲突，hash碰撞）

我们知道，在链表中查找数据必须从第一个元素开始一层一层往下找，直到找到为止，时间复杂度为O(N)，所以当链表长度越来越长时，HashMap的效率越来越低。

为了解决这个问题，JDK1.8开始采用数组+链表+红黑树的结构来实现HashMap。当链表中的元素超过8个（TREEIFY_THRESHOLD）并且数组长度大于64（MIN_TREEIFY_CAPACITY）时，会将链表转换为红黑树

HashMap包含几个重要的变量：

// 数组默认的初始化长度16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
 
// 数组最大容量，2的30次幂，即1073741824
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
 
// 默认加载因子值
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
 
// 链表转换为红黑树的长度阈值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
 
// 红黑树转换为链表的长度阈值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
 
// 链表转换为红黑树时，数组容量必须大于等于64
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
 
// HashMap里键值对个数
transient int size;
 
// 扩容阈值，计算方法为 数组容量*加载因子
int threshold;
 
// HashMap使用数组存放数据，数组元素类型为Node<K,V>
transient Node<K,V>[] table;
 
// 加载因子
final float loadFactor;
 
// 用于快速失败，由于HashMap非线程安全，在对HashMap进行迭代时，如果期间其他线程的参与导致HashMap的结构发生变化了（比如put，remove等操作），直接抛出ConcurrentModificationException异常
transient int modCount;