Java集合之HashMap
关于HashMap的特点
1、HashMap是非线程安全的。
也就是在多线程下，使用HashMap不能保证存储的数据的正确性，也就是会出现多个线程同时操作一个数据，从而导致数据与设想的不一致。
2、HashMap初始化容量为16，每次扩容都是原来容量的两倍，扩容因子为0.75，底层是Hash表（JDK1.8之前是数组+链表，JDK1.8开始变为数组+链表+红黑树）。
1）也就是当元素的数量达到容器的百分之75时就会扩容。而为什么是0.75而不是其他的 ？
首先，0.75这个数值是研究人员利用统计学得到的最优解，当低于0.75，就会导致频繁扩容，扩容会降低效率；其次，也会导致空间过多浪费，降低空间利用率；当高于0.75，就会增加Hash冲突的发生概率，那么链表的长度会增加，接着红黑树也会变得更复杂，从而导致查询效率降低，也就是时间利用率降低。
2）为什么初始化容量为16？
HashMap作为一种数据结构，元素在put的过程中需要进行hash运算，目的是计算出该元素存放在hashMap中的具体位置。
hash运算的过程其实就是对目标元素的Key进行hashcode，再对Map的容量进行取模，而JDK 的工程师为了提升取模的效率，使用位运算代替了取模运算，这就要求Map的容量一定得是2的幂。
X % 2^n = X & (2^n – 1)
而作为默认容量，太大和太小都不合适，太小了就有可能频繁发生扩容，影响效率。太大了又浪费空间，不划算，所以16就作为一个比较合适的经验值被采用了。
为了保证任何情况下Map的容量都是2的幂，HashMap在两个地方都做了限制。
首先是，如果用户制定了初始容量，那么HashMap会计算出比该数大的第一个2的幂作为初始容量。
另外，在扩容的时候，也是进行成倍的扩容，即4变成8，8变成16。
3）为什么建议设置hashmap的初始容量，设置多少合适？
为什么设置初始容量？
HashMap有扩容机制，就是当达到扩容条件时会进行扩容。HashMap的扩容条件就是当HashMap中的元素个数（size）达到或超过临界值（threshold）时就会自动扩容。在HashMap中，threshold = loadFactor * capacity，扩容是非常影响性能的。并且《阿里巴巴开发手册》中也是这么建议的：
设置多少合适？
有些人会自然想到，我准备塞多少个元素我就设置成多少呗。比如我准备塞7个元素，那就new HashMap(7)，那么jdk就会为我们创建一个容量为8的 HashMap。
但是，这个值看似合理，实际上并非如此。因为HashMap在根据用户传入的capacity计算得到的默认容量，并没有考虑到loadFactor这个因素，只是简单机械的计算出第一个大约这个数字的2的幂。
这么讲很多人可能不理解，请看下面：
如果我们需要用HashMap存7个元素，按照上面的策略，初始大小就会设置为7，经过JDK处理之后，HashMap的容量会被设置成8，但是，这个HashMap在元素个数达到 8*0.75 = 6的时候就会进行一次扩容，这明显是我们不希望见到的，那么到底设置为多少合适？
这里我们可以参考JDK8中putAll方法中的实现：
经过计算 7/0.75 + 1 = 10，10经过JDK处理之后，会被设置成16，这样就能大大的减少扩容的几率。
所以，我们可以认为，当我们明确知道HashMap中元素的个数的时候，把默认容量设置成 expectedSize / 0.75F + 1.0F 是一个在性能上相对好的选择。
当然，这种方式缺点也很明显，就是会牺牲内存。但是，现在硬件技术发达，我们认为内存属于比较丰富的资源，所以使用空间换时间是比较好的方案。
（注：关于以上三点的回答，作者讲的比较粗略，详细的原理和过程感兴趣的读者可以自行查找资料）
3、HashMap的链表转红黑树的过程
相信很多小伙伴都记住了一句话，HashMap中，当链表长度达到8时就会将链表转为红黑树，我之前也是这么认为的，知道最近去翻看了HashMap的源代码，才发现这句话不正确。
是当链表长度不小于8时，且数组长度不小于64时，此时才会将链表长度不小于8的链表转换为红黑树，大家来看看源码吧。
但是它有什么用呢？
当我们调用put方法时，底层其实调用了putVal方法，让我们来看看putVal方法
接着我们来看看treeifyBin方法
4、HashMap是无序且不重复的。
如果大家看了第三点就会知道为什么是不重复的，这里讲的再详细一点。
无序的：HashMap取值的时候是从数组位为0的链表开始顺序往下查询，接着再查找数组位为1......，存放数据时是直接映射到数组下标的，所以存数据的时候是无序的，而取数据时与存数据时的顺序不一致，那么取出来的数据当然是无序了。
不重复的：之所不重复，是因为调用了key的hashcode方法和equals方法（关于hashcode和hash值我就不详讲了，有兴趣的小伙伴可以去看看源码），不同的key可能有同样的hash值，而相同的key一定会有相同的hash值，如果hash值相同，那么就会定位到同一个数组位，这时候就会调用equals方法，如果重写了equals方法，就会比较对象的内容是否相同，如果相同就会覆盖，没有重写equals方法就会继承Object类的equals方法，去比较地址，如果地址相同也会覆盖，既然都覆盖了，那么也就不会出现重复了。
