一、概述
哈希表（hash table）也叫散列表，是一种非常重要的数据结构，应用场景及其丰富，许多缓存技术（比如memcached）的核心其实就是在内存中维护一张大的哈希表。
是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。
给定表M，存在函数f(key)，对任意给定的关键字值key，代入函数后若能得到包含该关键字的记录在表中的地址，则称表M为哈希(Hash）表，函数f(key)为哈希(Hash) 函数。
1.1、基本数据结构
数组：采用一段连续的存储单元来存储数据。对于指定下标的查找，时间复杂度为O(1)；通过给定值进行查找，需要遍历数组，逐一比对给定关键字和数组元素，时间复杂度为O(n)，当然，对于有序数组，则可采用二分查找，插值查找，斐波那契查找等方式，可将查找复杂度提高为O(logn)；对于一般的插入删除操作，涉及到数组元素的移动，其平均复杂度也为O(n)
线性链表：对于链表的新增，删除等操作（在找到指定操作位置后），仅需处理结点间的引用即可，时间复杂度为O(1)，而查找操作需要遍历链表逐一进行比对，复杂度为O(n)
二叉树：对一棵相对平衡的有序二叉树，对其进行插入，查找，删除等操作，平均复杂度均为O(logn)。
哈希表：相比上述几种数据结构，在哈希表中进行添加，删除，查找等操作，性能十分之高，不考虑哈希冲突的情况下，仅需一次定位即可完成，时间复杂度为O(1)。
二、HashMap
2.1、jdk6-HashMap
JDK6中HashMap ：数组+链表：里面是一个数组，然后数组中每个元素是一个单向链表。
每个数组内实体是嵌套类 Entry 的实例，Entry 包含四个属性：key, value, hash 值和用于单向链表的 next。
2.1.1、构造函数
几个构造函数的核心均是以下操作
public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; init(); }
capacity：当前数组容量，始终保持 2^n，可以扩容，扩容后数组大小为当前的 2 倍。默认大小16；DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
loadFactor：负载因子，默认为 0.75。
threshold：扩容的阈值，等于 capacity * loadFactor
其中table即是当前hash表，默认大小为16，init默认是一个空实现，为了后续扩展
可以看到table的定义
/** * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. */ transient Entry[] table;
不是线程安全的，并且长度必须是2的倍数
2.1.2、put方法说明
public V put(K key, V value) { // 如果 key 为 null，最终会将这个 entry 放到 table[0] 中 if (key == null) return putForNullKey(value); // 1. 求 key 的 hash 值 int hash = hash(key.hashCode()); // 2. 找到对应的数组下标 int i = indexFor(hash, table.length); // 3. 遍历一下对应下标处的链表，看是否有重复的 key 已经存在， // 如果有，直接覆盖，put 方法返回旧值就结束了 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; // 4. 不存在重复的 key，将此 entry 添加到链表中 addEntry(hash, key, value, i); return null; }
1》计算数组位置indexFor
使用 key 的 hash 值对数组长度进行取模
static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
简单说就是取 hash 值的低 n 位。如在数组长度为 32 的时候，其实取的就是 key 的 hash 值的低 5 位，作为它在数组中的下标位置。
2》添加节点到链表
//将新值放到链表的表头，然后 size++ //参数（hash，key，value，key的hash在hash表中数据位置） void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); if (size++ >= threshold)// threshold=16*0.75=12 ,即size=12的时候开始扩容 2*16=32 resize(2 * table.length); }
这里是先添加，然后扩容threshold=16*0.75=12 ,即size=12的时候开始扩容 2*16=32
3》数组扩容
在插入新值的时候，如果当前的 size 已经达到了阈值，并且要插入的数组位置上已经有元素，那么就会触发扩容，扩容后，数组大小为原来的 2 倍。
void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } // 新的数组 Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; // 将原来数组中的值迁移到新的更大的数组中 transfer(newTable); table = newTable; threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); }
扩容就是用一个新的大数组替换原来的小数组，并将原来数组中的值迁移到新的数组中。
由于是双倍扩容，迁移过程中，会将原来 table[i] 中的链表的所有节点，分拆到新的数组的 newTable[i] 和 newTable[i + oldLength] 位置上。如原来数组长度是 16，那么扩容后，原来 table[0] 处的链表中的所有元素会被分配到新数组中 newTable[0] 和 newTable[16] 这两个位置。
其中transfer如下
/** * Transfers all entries from current table to newTable. */ void transfer(Entry[] newTable) { Entry[] src = table; int newCapacity = newTable.length; for (int j = 0; j < src.length; j++) { Entry<K,V> e = src[j]; if (e != null) { src[j] = null; do { Entry<K,V> next = e.next; int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } while (e != null); } } }