一、容器之Map集合
集合体系的源码中，Map中的HashMap的设计堪称最经典，涉及数据结构、编程思想、哈希计算等等，在日常开发中对于一些源码的思想进行参考借鉴还是很有必要的。
- 基础：元素增查删、容器信息；
- 进阶：存储结构、容量、哈希；
API体系
在整个Map和Set的API体系中，最重要的就是HashMap的实现原理：
- HashMap：基于哈希表管理元素；
- LinkedHashMap：基于HashMap和双向链表；
- HashSet：底层维护HashMap结构；
- LinkedHashSet：继承HashSet，双向链表；
所以Map和Set的系列中，除特殊API之外，基本原理都依赖HashMap，只是在各自具体实现时，适用于不同特点的元素管理。
二、数据结构
在看HashMap之前，先理解一种数据结构：数组 链表的结构。
基于数组管理元素的位置，元素的存储形成链表结构，既然是链表那么就可以是单双向的结构，这需要针对具体的API去分析，通过这个结构可以得到几个关键信息：
- 扩容：基于数组则面对扩容问题；
- 链表：形成链表结构的机制；
- 哈希：哈希值计算与冲突处理；
三、HashMap详解
1、结构封装
既然上面简单描述了数组 链表的结构，那么从源码角度看看是如何封装的：
代码语言：javascript复制transient Node<K,V>[] table;
在HashMap中数组结构的变量命名为table（表），并且是基于Node<K,V>的节点：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
}
实现Map.Entry接口，并定义节点的结构变量，和节点自身的相关方法。
2、构造方法
在知道HashMap中的基础结构后，可以看其相关的构造方法，初始化哪些变量：
无参构造
代码语言：javascript复制public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
}
- float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
- this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
实际上还要关注一个核心参数：
代码语言：javascript复制static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // 16
即数组默认的初始化容量DEFAULT_INITIAL_CAPACITY为16，扩容的阈值loadFactor为0.75，即表示当数组中元素达到12个便会进行扩容操作。
有参构造
当然也可以通过有参构造方法去设置两个参数：即容量和扩容的阈值：
代码语言：javascript复制public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) ;
通过两个构造方法的源码可知：当直接创建新的HashMap的时候，不会立即对哈希数组进行初始化，但是可以对关键变量做自定义设置。
3、装载元素
顺着HashMap的使用方法，看元素添加：
代码语言：javascript复制public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
在put的时候并没有做过多直接操作，而是调用两个关键方法：
- hash()：计算key的hash值；
- putVal()：元素添加过程；
这里必须看一个关键方法，哈希值的计算：
代码语言：javascript复制static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
并不是直接获取Object中hashCode的返回值，计算key对应的hashCode值，和hashCode值右移16位的值，并对两个结果进行异或运算，以此拉低哈希冲突发生的概率。
再看putVal()方法，这里的操作就相当精彩：
核心步骤总结：
- 首次执行判断并初始化底层数组；
- 基于哈希值计算结果添加元素；
- 根据添加元素后的容量来判断是否扩容；
这里还需要说明一个问题：
HashMap基于红黑树来处理哈希冲突问题，如果hash冲突过多，对O(n)的查询性能的影响非常大，当冲突节点链表的冲突元素数量到达8时，并且数组的长度到达64时，会使用红黑树结构代替链表来处理哈希冲突的查询性能问题，关于树结构可以移步之前的相关文章。
4、自动化扩容
容器在一定边界内可以不断添加元素，其核心的机制就是扩容，HashMap的扩容遵循最小可用原则，当然容量到达阈值，便会触发自动扩容机制。
阈值：threshold=capacity*loadFactor，默认即 16*0.75=12。
核心方法：resize；
核心步骤总结：
- 判断扩容的边界参数：threshold；
- 核心参数计算：容量和阈值；
- 基于新参数创建一个新的空数组；
- 原数组为null则过程可以理解为初始化；
- 原数组不为null则扩容并迁移数据；
很显然如果涉及数组扩容则会很影响效率，所以在日常开发中，可以在使用HashMap的时候预先估计好HashMap的大小，保证阈值大于存储的元素数量，尽可能避免进行多次扩容操作。
5、查询元素
getNode查找方法，通过hash值的计算，然后依次经过数组、红黑树、链表进行遍历查询：
6、删除元素
removeNode删除方法，首先通过hash值的计算，找到要删除的节点，然后判断索引位置是红黑树还是链表结构，分别执行各自的删除流程：
7、补充说明
这里对两个方法做个简单的说明：hashCode()与equals()，通常来说重写equals方法的时候需要重写hashCode方法。
这两个方法都可以用来比较两个对象是否相等，但是hash值有存在冲突的情况，可能存在两个对象的hash值冲突，这时候可以通过equals判断对象值是否相同，==判断值对象，地址判断引用对象。
在HashMap的结构中，链表上的hash值相同情况还要通过equals方法来判断具体值是否相同，才能找到相应的对象。
四、源代码地址
代码语言：javascript复制GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
