Java中的HashMap的工作原理是什嗎？

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Java中的HashMap是以索引值對(key-value)的形式儲存元素的。HashMap需要一個hash函數，它使用hashCode()和equals()方法來向集合/從集合添加和檢索元素。當調用put()方法的時候，HashMap會計算key的hash值，然後把索引值對儲存在集合中合適的索引上。如果key已經存在了，value會被更新成新值。HashMap的一些重要的特性是它的容量(capacity)，負載因子(load factor)和擴容極限(threshold resizing)。

hashmap是一個key-value索引值對的資料結構，從結構上來講在jdk1.8之前是用數組加鏈表的方式實現，jdk1.8加了紅/黑樹狀結構，hashmap數組的預設初始長度是16，hashmap數組只允許一個key為null，允許多個value為null
hashmap的內部實現，hashmap是使用數組+鏈表+紅/黑樹狀結構的形式實現的，其中數組是一個一個Node[]數組，我們叫他hash桶數組，它上面存放的是key-value索引值對的節點。HashMap是用hash表來儲存的，在hashmap裡為解決hash衝突，使用鏈地址法，簡單來說就是數組加鏈表的形式來解決，當資料被hash後，得到數組下標，把資料放在對應下表的鏈表中。
然後再說一下hashmap的方法實現
put方法，put方法的第一步，就是計算出要put元素在hash桶數組中的索引位置，得到索引位置需要三步，去put元素key的hashcode值，高位元運算，模數運算，高位元運算就是用第一步得到的值h，用h的高16位和低16位進行異或操作，第三步為了使hash桶數組元素分布更均勻，採用模數運算，模數運算就是用第二步得到的值和hash桶數組長度-1的值取與。這樣得到的結果和傳統模數運算結果一致，而且效率比模數運算高
jdk1.8中put方法的具體步驟，先判斷hashmap是否為空白，為空白的話擴容，不為空白計算出key的hash值i，然後看table[i]是否為空白，為空白就直接插入，不為空白判斷當前位置的key和table[i]是否相同，相同就覆蓋，不相同就查看table[i]是否是紅/黑樹狀結構節點，如果是的話就用紅/黑樹狀結構直接插入索引值對，如果不是開始遍曆鏈表插入，如果遇到重複值就覆蓋，否則直接插入，如果鏈表長度大於8，轉為紅/黑樹狀結構結構，執行完成後看size是否大於閾值threshold，大於就擴容，否則直接結束
get方法就是計算出要擷取元素的hash值，去對應位置取即可。
擴容機制，hashmap的擴容中主要進行兩部，第一步把數組長度變為原來的兩倍，第二部把舊數組的元素重新計算hash插入到新數組中，在jdk1.8時，不用重新計算hash，只用看看原來的hash值新增的一位是零還是1，如果是1這個元素在新數組中的位置，是原數組的位置加原數組長度，如果是零就插入到原數組中。擴容過程第二部一個非常重要的方法是transfer方法，採用頭插法，把舊數組的元素插入到新數組中。
3.hashmap大小為什麼是2的冪次方
在計算插入元素在hash桶數組的索引時第三步，為了使元素分布的更加均勻，用模數操作，但是傳統模數操作效率低，然後最佳化成h&(length-1)，設定成2冪次方，是因為2的冪次方-1後的值每一位上都是1，然後與第二步計算出的h值與的時候，最終的結果只和key的hashcode值本身有關，這樣不會造成空間浪費並且分布均勻，如果不是2的冪次方
如果length不為2的冪，比如15。那麼length-1的2進位就會變成1110。在h為隨機數的情況下，和1110做&操作。尾數永遠為0。那麼0001、1001、1101等尾數為1的位置就永遠不可能被entry佔用。這樣會造成浪費，不隨機等問題。

Java中的HashMap的工作原理是什嗎？