Java8 hashmap
HashMap是java集合类中一种常见的集合类型，在面试中多次被问到。这里根据面试中的问题稍微整理一下。
查看的代码基于JAVA8。
HashMap继承自AbstractMap，实现了Map、Cloneable、Serializable接口。
默认初始容量为：1<<4 即 16
最大容量为：1<<30 即2的30次方
默认负载因子：0.75
一个桶中的元素数量大于8个时，使用红黑树而不是链表
在resize的过程中，如果桶中的元素小于6个，将树转换为链表
只有hashmap容量大于64时，才可以树化，否则，如果捅中节点过多，会调整table的大小。至少应该是（4xTREEIFY_THRESHOLD（默认是8）），以避免调整大小和树化之间的冲突。
Node<K,V>实现了Map.Entry<K,V>接口。
Node中包含的属性有：
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> nextNode的构造函数为：
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next){
this.hash=hash;
this.key=key;
this.value=value;
this.next=next;
}Node的hashcode方法：
public final int hashCode(){
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}Node的equals方法，同时判断key和value都相同才可以。
hashmap中对key进行hash的方法：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}计算key的hashcode，并利用异或将高位的hash传递到低位。由于table使用的是而简直掩码，当其中的极少数bit发生变化是，散列表很容易冲突。因此，将高位的影响传递到低位，在速度、效益和扩展质量之间进行权衡。因为使用了树来存储容器中的大量冲突，因此，使用简单的方式进行移位或者异或，以减少系统损失。表格边界包含了最高位的影响，否则这些位将永远不会用于索引计算。
Node<K,V>[] table；其中的node数组为table。重新分配长度时，长度通常为2的指数。
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;来存放keySet()和values();
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}这个方法返回比输入cap大的且与cap最近的二的次方。
其中n |= n >>> 1表示n先右移一位，然后与原来的n进行或运算。
最后取n+1的原因是将其变成2的次方。
怎么保证输出一定大于等于输入：输入的数，最大是111....111这样的，是这样的话，输入=输出。如果输入不是1....1....1.111这样的，此时不是最大值，必有bit是0.经过计算，为0的bit变成1，比之前打。
如果输入的数字很大，经过1、2、4、8、16的位移仍然没有都变成1？输入类型是int，int最大为2的31次方。>>>1位移了2的1次方，>>>4是2的4次方，>>>8是2的8次方,>>>16是2的16次方，一共运算了2的31次方。
此处参考：n |= n >>> 1——JDK10的HashMap原理 tableSizeFor(initialCapacity)方法
构造函数：
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}其中传入了初始的容量和负载因子。输入初始容量之后，实际的容量是>=初始容量的最近的2的次方。
put方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}其中调用了putVal方法：
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;
}该方法有五个参数：
1. hash：是key的hash值，调用前面所提到的hash方法获取key的hashcode。
2. key：key值
3. value：value值
4. onlyIfAbsent：这个值是true的话，不改变现有的值，即如果key对应的value存在，不会被新的value覆盖
5. evict：用于linkedHashMap的尾部操作
put方法流程：
（1）判断Node数组是否为null或者长度为0，如果是，进行初始化，调用resize方法。进行下一步。
（2）通过（n-1）&hash获取到tab的下标i，并且用p代表tab[i]，即该位置第一个节点，并判断是否是null，如果是null，则创建新的节点，next指向null
（3）获取到该key对应的桶的位置，首先判断该位置第一个节点的hash以及key值是否等于输入的值，如果等于，则覆盖该节点的value。否则进行（4）。
（4）判断这个节点是不是树节点（即是不是红黑树的节点），如果是的话，调用putTreeVal()方法。
（5）不是红黑树节点，则遍历链表，找到相等的节点，并覆盖值（这里在for循环中有一个break，如果有这个操作，如果是linkedhashmap，还需要记录访问顺序），或者一直找到链表的末尾，并且在链表末尾创建新节点。
（6）将modCount++。如果是覆盖旧的值，这里不会增加。
（7）如果添加了新值，则size+1，且如果size大于了负载因子*容器大小，则调用resize函数。
get方法
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}get方法调用了getNode方法，getNode方法传入的参数为key的hash值以及key值。
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}getNode流程：
（1）判断table是否为空，且table对应位置是否为空，如果是，返回null。
（2）判断该位置的第一个节点的hash值和key是否等于需要获取的节点的hash和key，等于则返回。否则进行（3）
（3）判断节点是不是TreeNode，如果是，则通过getTreeNode（hash，key）获取节点。否则，遍历链表获取满足条件的Node。如果没有找到，还是返回null。
resize方法
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;
}resize流程：
（1）用oldTab保存原有的table。并获取旧的容量和threshold。
（2）在MAXIMUM_CAPACITY范围内更新合法的newCap和newThr值。
（3）新建Node数组，长度为newCap；
（4）将table指向newTab，即新的Node数组。对旧的数组进行遍历。
（5）获取对应位置的节点，并且将oldTab中相应位置置为null。如果该位置只有一个节点，直接将节点放置到newTab中的对应位置。
（6）如果e是TreeNode，调用TreeNode的split方法。
（7）如果对应位置是链表，则将链表的节点按照规定放到新的数组中。
而hashmap扩容之后，扩容前table大小为2的N次方，扩容后为2的N+1次方，其中元素的table索引由其hash值的N+1位确定，因此，table中的元素只有两种情况。（1）元素hash值的第N+1位为0，不需要进行位置调整（2）元素的hash值第N+1位为1，调整至原索引两倍的位置位置。
其中(e.hash & oldCap) == 0就是判断元素hash值的N+1位的值，为0，则使用loHead和loTail，将元素移动到新的table的原索引的位置，否则，使用hiHead和hiTail，将元素移动到新table的两倍索引处。