HashMap是我們使用非常多的Collection,它是基於哈希表的 Map 接口的實現,以key-value的形式存在。今天我們來深入瞭解一下這個集合的底層原理。
衆所周知，HashMap是一個用於存儲Key-Value鍵值對的集合，每一個鍵值對也叫做Entry。這些個鍵值對（Entry）分散存儲在一個數組當中，這個數組就是HashMap的主幹。
這個數組在首次使用時進行初始化，每一個元素的初始值都是Null。
爲了瞭解它，我們從Put方法個Get方法來進行闡述。
一、Put方法的原理
HashMap在調用put方法時會先根據Key值來進行哈希運算來得到結果，即：
index = Hash（“Key”）
假如計算出的index是2，那麼就會將它放入index爲2的位置，如圖：
但是再完美的Hash函數也難免會出現index衝突的情況。比如下面這樣。
這時候我們就可以使用鏈表來解決
HashMap數組的每一個元素不止是一個Entry對象，也是一個鏈表的頭節點。每一個Entry對象通過Next指針指向它的下一個Entry節點。當新來的Entry映射到衝突的數組位置時，只需要插入到對應的鏈表即可：
需要注意的是，新來的Entry節點插入鏈表時，使用的是“頭插法”。
所以一個完整的HashMap樣子應該是這樣的
二、Get方法的原理
使用Get方法根據Key來查找Value的時候，發生了什麼呢？
首先會把輸入的Key做一次Hash映射，得到對應的index：
index = Hash（“apple”）
由於剛纔所說的Hash衝突，同一個位置有可能匹配到多個Entry，這時候就需要順着對應鏈表的頭節點，一個一個向下來查找。假設我們要查找的Key是“apple”：
第一步，我們查看的是頭節點Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結果。
第二步，我們查看的是Next節點Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結果。
之所以把Entry6放在頭節點，是因爲HashMap的發明者認爲，後插入的Entry被查找的可能性更大。
三、哈希方法
如何實現一個儘量均勻分佈的Hash函數呢？我們通過利用Key的HashCode值來做某種運算。具體公式如下：
index = HashCode（Key） & （Length - 1）
從公式中我們可以看到運用了HashMap的長度。那麼它的長度是多少呢？答案是16。因爲這個數字可以儘量避免哈希碰撞，減少相同index的機率。如果你不相信的話，換個別的數字試試？
四、HashMap的擴容
HashMap的容量是有限的。當經過多次元素插入，使得HashMap達到一定飽和度時，Key映射位置發生衝突的機率會逐漸提高。
這時候，HashMap需要擴展它的長度，也就是進行Resize。
影響發生Resize的因素有兩個：
1.Capacity
HashMap的當前長度。上一期曾經說過，HashMap的長度是2的冪。
2.LoadFactor
HashMap負載因子，默認值爲0.75f。
衡量HashMap是否進行Resize的條件如下：
HashMap.Size >= Capacity * LoadFactor
1.擴容
創建一個新的Entry空數組，長度是原數組的2倍。
2.ReHash
遍歷原Entry數組，把所有的Entry重新Hash到新數組。爲什麼要重新Hash呢？因爲長度擴大以後，Hash的規則也隨之改變。
讓我們回顧一下Hash公式：
index = HashCode（Key） & （Length - 1）
當原數組長度爲8時，Hash運算是和111B做與運算；新數組長度爲16，Hash運算是和1111B做與運算。Hash結果顯然不同。
參考文章
本文作者： catalinaLi
本文鏈接： http://catalinali.top/2018/knowHashMap/
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