HashMap原理與底層理解
背景
又一次去面試，還是在java上栽了些跟頭。還好我心態好，面試官也挺好，大家就是交流學習嘛，每一次的面試都是個交流學習的機會，就當作他給我上課了，我能進步一點點也是好的，把每一次的面試都當作進步和查漏補缺的機會，逐步試錯，逐步學習，做好了準備機會自然就到了。
HashMap的基本原理
概念
提到HashMap的概念和認識，HashMap基於Map接口實現，元素以鍵值對的方式存儲，並且允許使用null鍵和null值，因爲key不允許重複，因此只能有一個鍵爲null,另外HashMap不能保證放入元素的順序，它是無序的，和放入的順序並不能相同。HashMap是線程不安全的。（當然這些都是最基本的，只要用過都能答到這個水平，博主就是答到的這個水平，手動苦笑～）
數據存儲結構
在java７中HashMap由數組和鏈表來實現對數據的存儲，HashMap採用Entry數組來存儲key-value對，每一個鍵值對組成了一個Entry實體，Entry類實際上是一個單向的鏈表結構，它具有Next指針，可以連接下一個Entry實體，以此來解決Hash衝突的問題。
數組存儲區間是連續的，佔用內存嚴重，故空間複雜的很大。但數組的二分查找時間複雜度小，爲O(1)；數組的特點是：尋址容易，插入和刪除困難；
鏈表存儲區間離散，佔用內存比較寬鬆，故空間複雜度很小，但時間複雜度很大，達O(Ｎ)。鏈表的特點是：尋址困難，插入和刪除容易。
capacity：當前數組容量，初始默認容量爲16，始終保持 2^n，可以擴容，擴容後數組大小爲當前的 2 倍。（爲什麼必須爲2的次冪？當計算索引值index = h % length 由於計算機的取餘操作速度很慢，而計算機的按位取餘 & 的操作非常快,又因爲 h%length = h & (length-1) (需要滿足length = 2^n) 因此規定了length = 2^n 加快index的計算速度 ）
loadFactor：負載因子，默認爲 0.75。 （loadFactor負載因子是一個非常重要的參數，因爲他能夠反映HashMap桶數組的使用情況， 這樣的話，HashMap的時間複雜度就會出現不同的改變。當這個負載因子屬於低負載因子的時候，HashMap所能夠容納的鍵值對數量就是偏少的，擴容後，重新將鍵值對 存儲在桶（bucket）數組中，鍵與鍵之間產生的碰撞會下降，鏈表的長度也會隨之變短。）
threshold：擴容的閾值，等於 capacity * loadFactor。
在java８中，利用了紅黑樹，所以在JAVA 8 是由數組+鏈表+紅黑樹組成。當鏈表中的元素超過8個之後，會將鏈表轉換爲紅黑樹，在這些位置進行查找的時候可降低時間複雜度 爲O(logn)。
擴容（Resize）
當hashmap中的size > loadFactory * capacity即會發生擴容，擴容(resize)就是重新計算容量，向HashMap對象裏不停的添加元素，而HashMap對象內部的數組無法裝載更多的元素時，對象就需要擴大數組的長度，以便能裝入更多的元素。經過resize之後，元素的位置要麼是在原位置，要麼是在原位置再移動2次冪的位置。
添加方法 —— put（）
添加鍵值對時，首先進行table是否初始化的判斷，如果沒有進行初始化（分配空間，Entry[]數組的長度）。然後進行key是否爲null的判斷，如果key==null ,放置在Entry[]的0號位置。計算在Entry[]數組的存儲位置，判斷該位置上是否已有元素，如果已經有元素存在，則遍歷該Entry[]數組位置上的單鏈表。判斷key是否存在，如果key已經存在，則用新的value值，替換點舊的value值，並將舊的value值返回。如果key不存在於HashMap中，程序繼續向下執行。將key-vlaue, 生成Entry實體，添加到HashMap中的Entry[]數組中。
獲取方法 —— get（）
首先計算hash值，然後調用indexFor()方法得到該key在table中的存儲位置，得到該位置的單鏈表，遍歷列表找到key和指定key內容相等的Entry，返回entry.value值。
面試中的問題
1.當兩個對象的hashcode相同會發生什麼？
答：因爲hashcode相同，所以它們的bucket位置相同，‘碰撞’會發生。無論何時，HashMap 的每個“桶”只存儲一個元素（也就是一個 Entry），由於 Entry 對象可以包含一個引用變量（就是 Entry 構造器的的最後一個參數）用於指向下一個 Entry，因爲HashMap使用鏈表存儲對象，這個Entry(包含有鍵值對的Map.Entry對象)會存儲在鏈表中。
2.如果兩個鍵的hashcode相同，你如何獲取值對象?
答：調用get()方法，HashMap會使用鍵對象的hashcode找到bucket位置，然後獲取值對象。如果有兩個值對象儲存在同一個bucket，將會遍歷LinkedList直到找到值對象。找到bucket位置之後，會調用keys.equals()方法去找到LinkedList中正確的節點，最終找到要找的值對象。
3.爲什麼String, Interger這樣的wrapper類適合作爲鍵？
答：String, Interger這樣的wrapper類作爲HashMap的鍵是再適合不過了，而且String最爲常用。因爲String是不可變的，也是final的，而且已經重寫了equals()和hashCode()方法了。
4.hashCode和equals區別？
答：hashCode實際上返回一個int整數。這個哈希碼的作用是確定該對象在哈希表中的索引位置。equals它的作用是判斷兩個對象是否相等，如果對象重寫了equals()方法，比較兩個對象的內容是否相等；如果沒有重寫，比較兩個對象的地址是否相同，價於“==”。如果兩個對象相等，那麼它們的hashCode()值一定相同。這裏的相等是指，通過equals()比較兩個對象時返回true。如果兩個對象hashCode()相等，它們並不一定相等。因爲在散列表中，hashCode()相等，即兩個鍵值對的哈希值相等。然而哈希值相等，並不一定能得出鍵值對相等，此時就出現所謂的哈希衝突場景。
總結
這次面試我就被HashMap的hashCode一致的話會怎麼辦問到了，在此記錄，鞭策自己，保持進步。