问题导入：
HashMap底层数据结构，如何处理hash冲突，为何HashMap的大小要设置为2的n次幂，为什么IndexFor方法里，需要hash&length-1，为什么HashMap允许null值，resize()过程，多线程下resize为什么会出现死循环？
1. HashMap的底层数据结构
Hash采用的是链地址法(数组+链表)解决hash冲突问题(无外乎在取值和存值的时候，key会不会冲突)，其中在hashMap内部定义了一个静态的内部类Entry，Entry包含key,value，next。
2.初始化HashMap
分为两种情况，利用a.自定义的初始化的容量，b.利用HashMap内部定义的长度DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16默认是16，利用默认的长度就是创建一个Entry[] table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY ];我们重点讲解的是第一种情况，随机定义一个初始化的容量，
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
int capacity = 1;//默认都是从1开始，位移，达到所有的容量都是2的n次幂
while (capacity < initialCapacity)
capacity <<= 1;//左移1位
this.loadFactor = loadFactor;
threshold = (int)(capacity * loadFactor);//阈值
table = new Entry[capacity];//生成table数组
init();
}
注意table初始大小并不是构造函数中的initialCapacity！！
而是 >= initialCapacity的2的n次幂
引入新的问题：为什么这么设计数组的长度2的n次幂：其实为了更好的解决hash冲突
3. HashMap的存取
从 get(key)， put(key,value)入手，这两个容易发生hash冲突的地方，冲突主要是key的定位
存储时:
int hash = hash(key.hashCode());//先计算key的hashCode，然后再hash
int i = indexFor(hash, table.length);//定位到具体的table数组中
取值时:
int hash = hash(key.hashCode());//先计算key的hashCode，然后再hash
int i = indexFor(hash, table.length);//定位到具体的table数组中
Entry[i];
3.1 put(key,value)的详解
当存入值的时候，先计算key的hashCode,然后再hash，然后通过indexFor()定位到具体的table数组中，这时候出现当多个key定位到数组的同一个位置，先遍历该位置上的链表，判断有没有key相同,如果有的话，更新对应key的value,如果没有插入到头节点
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
returnputForNullKey(value);//放入null值的时候，null总是放在数组的第一个链表中
int hash = hash(key.hashCode());
int i = indexFor(hash, table.length);//定位table的位置
//遍历链表
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; //如果key在链表中已存在，则替换为新value
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
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); //参数e, 是Entry.next
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length); //如果size超过threshold，则扩充table大小，再散列
//先加入值，再扩容，可能导致最后一次扩容的浪费(用不着了)
}
3.2 get(key)
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();//当key为null的时候
int hash = hash(key.hashCode()); //先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null;e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
}
3.3 null的存取
null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
private V getForNullKey() {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null)
return e.value;
}
return null;
}
3.4确定table数组的位置
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
按位取并，作用上相当于取模mod或者取余%。
因为hashMap容量的变化，我们总是将容量定位>=initCapacity的2的次幂，所以length-1,则每个位置上都是1，这样的与运算，可以保证均匀定位
3.5 resize()重新扩容
void resize(int newCapacity) {//newCapacity的值是旧的capacity的值的2倍，保证容量一直是2的次幂
Entry[] oldTable = table;
int oldCapacity = oldTable.length;
if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return;
}
Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];//创建新的table数组
transfer(newTable);//旧的hashMap到新的hashMap值的转移
table = newTable;
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}
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); //重新计算index
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;//头插法插到链表中
e = next;
} while (e != null);
}
}
}
4.多线程并发的情况
在并发的情况下容易出现死循环
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;//如果在线程一执行到第9行代码就被CPU调度挂起，去执行线程2，且线程2把上面代码都执行完毕
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
} while (e != null);
}
}
}
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