一、HashMap
HashMap是基於哈希表實現的，每一個元素是一個key-value對，利用key的hashCode重新hash計算出當前對象的元素在數組中的下標,存儲時，如果出現hash值相同的key時，如果key相同，則覆蓋原始值；如果key不同，則將當前的key-value放入鏈表中；獲取時，直接value找到hash值對應的下標，在進一步判斷key是否相同，從而找到對應value。
核心就是使用了數組的存儲方式，將衝突的key的對象放入鏈表中，一旦發現衝突就在鏈表中做進一步的對比。
HashMap是非線程安全的，用於單線程環境下，多線程環境下可以採用concurrent併發包concurrentHashMap。
HashMap 實現了Serializable接口，因此它支持序列化，實現了Cloneable接口，能被克隆。
線程不安全
HashMap存數據的過程是： HashMap內部維護了一個存儲數據的Entry數組，HashMap採用鏈表解決衝突，每一個Entry本質上是一個單向鏈表。當準備添加一個key-value對時，首先通過hash(key)方法計算hash值，然後通過indexFor(hash,length)求該key-value對的存儲位置，計算方法是先用hash&0x7FFFFFFF後，再對length取模，這就保證每一個key-value對都能存入HashMap中，當計算出的位置相同時，由於存入位置是一個鏈表，則把這個key-value對插入鏈表頭。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
HashMap中key和value都允許爲null。key爲null的鍵值對永遠都放在以table[0]爲頭結點的鏈表中。
HashMap的存儲結構，如下圖所示：
二、HashMap存儲
紫色部分代表哈希表，稱爲哈希數組，數組的每個元素都是一個單鏈表的頭節點，綠色鏈表是用來解決衝突的，如果不同的key映射到了數組的同一位置處，就將其放入單鏈表中。
HashMap內存儲數據的Entry數組默認是16，當存儲的數據一多，Entry內部的鏈表會很長，HasnMap內部有自己的擴容機制。HashMap內部有： 變量size，它記錄HashMap的底層數組中已用槽的數量； 變量threshold，它是HashMap的閾值，用於判斷是否需要調整HashMap的容量（threshold = 容量*加載因子） 變量DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f，默認加載因子爲0.75 HashMap擴容的條件是：當size大於threshold時，對HashMap進行擴容
看完源碼才知：
擴容是是新建了一個HashMap的底層數組，而後調用transfer方法，將就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新計算元素在新的數組中的索引位置）。
擴容是一個相當耗時的操作，它需要重新計算這些元素在新的數組中的位置並進行復制處理。在用HashMap的時，爲了提升性能，最好提前估計一下HasMap個數，並且HashMap相當的消耗內存。
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
/**
* Implements Map.put and related methods.
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
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;
}
/**
* Initializes or doubles table size. If null, allocates in
* accord with initial capacity target held in field threshold.
* Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
* elements from each bin must either stay at same index, or move
* with a power of two offset in the new table.
*
* @return the table
*/
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
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) // initial capacity was placed in 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;
@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;
}
HashMap共有四個構造方法。有兩個重要的參數：初始容量和加載因子。這兩個參數是影響HashMap性能的重要參數，其中容量表示哈希表中槽的數量（即哈希數組的長度），初始容量是創建哈希表時的容量（從構造函數中可以看出，如果不指明，則默認爲16），加載因子是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度，當哈希表中的條目數超出了加載因子與當前容量的乘積時，則要對該哈希表進行
resize 操作（即擴容）。
加載因子爲什麼時0.75,不是越打越好嗎？
hashMap使用了拉鍊法處理衝突。 HashMap有一個初始容量大小，默認是16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
爲了減少衝突的概率，當hashMap的數組長度到了一個臨界值就會觸發擴容，把所有元素rehash再放到擴容後的容器中，這是一個非常耗時。而這個臨界值由【加載因子】和當前容器的容量大小來確定：DEFAULT_INITIAL_CAPACITY*DEFAULT_LOAD_FACTOR ，即默認情況下是16x0.75=12時，就會觸發擴容操作。無論我們指定的容量爲多少，構造方法都會將實際容量設爲不小於指定容量的2的次方的一個數，且最大值不能超過
put 過程
三、HashTable
Hashtable同樣是基於哈希表實現的，同樣每個元素是一個key-value對，其內部也是通過單鏈表解決衝突問題，容量不足（超過了閥值）時，同樣會自動增長。
Hashtable也是JDK1.0引入的類，是線程安全的，能用於多線程環境中。
Hashtable同樣實現了Serializable接口，它支持序列化，實現了Cloneable接口，能被克隆。
線程安全
HashTable在不指定容量的情況下的默認容量爲11，Hashtable不要求底層數組的容量一定要爲2的整數次冪。
Hashtable擴容時，將容量變爲原來的2倍加1。
HashTable中hash數組默認大小是11，增加的方式是 old*2+1。
package com.flux.fuyun.agm.controller.test;
/**
*
* @param <K>
* @param <V>
*/
public class HashTableCuston<K, V> {
private Entry<?, ?>[] table;
private int capacity;
/**
* 默認構造函數，暫時未加入裝載因子，未完待續
*/
public HashTableCuston() {
this(11);
}
public HashTableCuston(int capacity) {
if(capacity < 0){
throw new IllegalArgumentException("Illegal capacity :"+capacity);
}
this.capacity = capacity;
table = new Entry<?, ?>[capacity];
}
private static class Entry<K, V> {
int hash;
K key;
V value;
Entry<K, V> next;
public Entry(int hash, K key, V value, Entry<K, V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
}//Entry
/**
* 根據key獲取value
* @param key
* @return
*/
public synchronized V get(Object key){
Entry<?,?>[] tab = table;
int hash = key.hashCode() & 0X7FFFFFF ;
int index = hash % table.length;
for(Entry<?,?> entry = tab[index];entry != null ;entry = entry.next ){
if( (entry.hash == hash) && (entry.key == entry.key) ){
return (V)entry.value;
}
}
return null;
}
/**
* 放入鍵值對
*
* @param key
* @param value
* @return
*/
public synchronized V put(K key, V value) {
Entry<?, ?>[] tab = table;//Entry<?, ?>是Entry<String, Integer>等具體類的父類
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0X7FFFFFF) % tab.length;
Entry<K, V> entry = (Entry<K, V>) tab[index];
//檢查有無已存在的key
for (; entry != null; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key == key) {
V oldValue = entry.value;
entry.value = value;
return oldValue;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
/**
* 創建新的結點
*
* @param hash
* @param key
* @param value
* @param index
*/
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
Entry<?, ?>[] tab = table;
Entry<K, V> entry = (Entry<K, V>) tab[index];//之前已存在結點
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, entry);//之前已存在的結點作爲後繼結點
}
}
測試代碼
public static void main(String[] args) {
HashTableCuston<String, Integer> hashtable = new HashTableCuston<String, Integer>(5);
hashtable.put("one", 1);
hashtable.put("two", 2);
hashtable.put("three", 3);
hashtable.put("four", 4);
hashtable.put("five", 5);
hashtable.put("six", 6);
hashtable.put("seven", 7);
Integer v = hashtable.get("six");//輸出6
System.out.println(v);
}
拉鍊法
如下圖所示，將大小爲M的數組的每一個元素指向一個鏈表，鏈表中的每一個節點都存儲散列值爲該索引的鍵值對，這個就是拉鍊法。
”John Smith”和”Sandra Dee”通過哈希函數指向152這個索引，該索引又指向了一個鏈表，在鏈表中依次存儲了這兩個字符串。
該方法的基本思想就是選擇足夠大的M，使得所有的鏈表都儘可能的短小，以保證查找的效率。對採用拉鍊法的哈希表實現的查找分爲兩步，首先是根據散列值找到對應的鏈表，然後沿着鏈表的順序找到相應的鍵。
<2>線性探索法
線性探測法是開放尋址法解決哈希衝突的一種方法，基本原理爲，使用大小爲M的數組來保存N個鍵值對，其中M>N，需要使用數組中的空位來解決碰撞衝突。
四、區別
1、繼承的父類不同
Hashtable繼承自Dictionary類，而HashMap繼承自AbstractMap類。二者都實現了Map接口。
2、線程安全性不同
hashMap不安全，hashtable 線程安全。
3、是否提供contains方法
HashMap把Hashtable的contains方法改成containsValue和containsKey；Hashtable則保留了contains，containsValue和containsKey三個方法，其中contains和containsValue功能相同。
4、key和value是否允許null值
其中key和value都是對象，並且不能包含重複key，但可以包含重複的value。
Hashtable中，key和value都不允許出現null值。但是如果在Hashtable中有類似put(null,null)的操作，編譯同樣可以通過，因爲key和value都是Object類型，但運行時會拋出NullPointerException異常
HashMap中，null可以作爲鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應的值爲null。當get()方法返回null值時，可能是 HashMap中沒有該鍵，也可能使該鍵所對應的值爲null。因此，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵，而應該用containsKey()方法來判斷。
5、兩個遍歷方式的內部實現上不同
Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由於歷史原因，Hashtable還使用了Enumeration的方式 。
6、hash值不同
哈希值的使用不同，HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值。
hashCode是jdk根據對象的地址或者字符串或者數字算出來的int類型的數值。
Hashtable計算hash值，直接用key的hashCode()，而HashMap重新計算了key的hash值，Hashtable在求hash值對應的位置索引時，用取模運算，而HashMap在求位置索引時，則用與運算，且這裏一般先用hash&0x7FFFFFFF後，再對length取模，&0x7FFFFFFF的目的是爲了將負的hash值轉化爲正值，因爲hash值有可能爲負數，而&0x7FFFFFFF後，只有符號外改變，而後面的位都不變。
7、內部實現使用的數組初始化和擴容方式不同
HashTable在不指定容量的情況下的默認容量爲11，而HashMap爲16，Hashtable不要求底層數組的容量一定要爲2的整數次冪，而HashMap則要求一定爲2的整數次冪。
Hashtable擴容時，將容量變爲原來的2倍加1，而HashMap擴容時，將容量變爲原來的2倍。
Hashtable和HashMap它們兩個內部實現方式的數組的初始大小和擴容的方式。HashTable中hash數組默認大小是11，增加的方式是old*2+1。