HashMap的底层实现原理
1，属性
static final int MAX_CAPACITY = 1 << 30;//1073741824(十进制)01000000000000000000000000000000(二进制)；
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
transient Node<K,V> table;
int threhold;//代表容量临界值
2，构造方法，constructor
public HashMap(){
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
//调用无参的构造方法，默认加载因子为0.75f
}
//初始化不为空的map 集合
public HashMap(Map<? extends E> m){
this,loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m,false);
}
final void putMapEntries(Map<? extends K,? extends V> m,boolean evict){
int s = m.size();
if(s>0){
if(table == null){
float ft = ((float)s/loadFactor)+1.0F;
int t = (ft < (float) MAXIMUM_CAPACITY ? (int) ft : MAXIMUM_CAPACITY)
if(t > threhold){//初始化threhold==0;
threhold = tableSizeFor(t);
}else if(s > threhold){//非初始化的时候，调用putAll
resize();
//开始往链表里面添加元素
for(Map.Entry<? extends Key, ? extends V> e : m.entrySet()){
K key = e.getKey();
K value = e.getValue();
putVal(hash(key),key,value,false,evict);
}
}
}
}
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; 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);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;//初始化的时候容量为0
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) //初始化的不为空的map集合的时候，已经确定了threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;//重新赋值threshold,链表里面的要添加的元素超过这个参数，意味着要扩容
@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)
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;
}
//这个算法的目的是找到大于等于cap的最小2的幂的值,n >>> 1,高位补0，不带符号位,(将二进制中高位的1向低位移)，n |= n >>> 1 等同 n = n | n >>> 1, |:位移中的或，有真则真（有1 则 1），所以
n | n >>> 1 的值是增大的，同理 n | n >>> 2 也是增大的，直到n | n >>> 16, 因为MAXIMUM_CAPACITY 的值1 << 30 ,01000000000000000000000000000000,所以，最多有效位移是31位,(1 + 2 + 4 +8 +16)
因此到16 位之后，便可以找最小的2的幂的值。
//为什么要cap -1,因为如果cap 正好是2的幂，如果不减1，得到的结果就是cap 的2倍，例如，cap = 8,如果不减1，得到的结果是16，但是想得到的结果就是8.所以需要先减去1，最后再加上1.
如果cap 的结果为9，减去1 之后为8，最后得到的结果是15，在加上1，结果为16，满足大于等于9的最小幂。所以需要先减去1.
static final int tableSizeFor(cap){
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXMUM_CAPACITY ： n +1 ；
}
HashMap类中的内部类Node<K,V>
static class Node<K,V> extends Map.Entry<K,V>
Map <Interface> Entry<K,V> 是Map内部的一个Interface
属性：
final int hash;
final K key
V value;
Node<K,V> next;
Node<K,V>是一个单向的链表结构
有参构造方法 public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)总结：
这个构造方法，可以实现将一个map 集合放入到构造方法的参数中，可以创建一个新的对象，对象中已经存在一个已知的map集合。
首先将loadFactor加载因子赋值为默认的0.75f,然后再调用putMapEnTries(m,false)函数，通过传入的m集合的大小，通过tableSizeFor(cap)函数可以暂时获得容量临界值shreshold，(再次放入一个更大的集合，可能需要扩容)然后会通过循环遍历，将传入集合的key,value 遍历出来，再通过 putVal(hash(key), key, value, false, evict)函数，将key 和value 放入。
在putVal(hash(key), key, value, false, evict)函数中，首先判断Node<K,V> table 是否为null,或者为空，一般第一次初始化table 都是null,所以会调用final Node<K,V>[] resize()进行创建容储或者扩容，
调用此函数，会判断shreshold的值，若是>0,则会将int oldThr = threshold; newCap = oldThr; 同时重新设定容量临界点，
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
一般来说，不超过1<<30 的话，就是newCap*loadFactor;
下次当容量超过这个newThreshold 的时候，就会再次扩容。
最后，Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];//生成大小为newCap的数组，newCap 的大小就是之前的oldThreshold.
table = newTab;
因此可以看出，HashMap的底层数据结构是单向链表数组Node<K,V>[]。