美团技术团队的 https://zhuanlan.zhihu.com/p/21673805 已经写得很全面的，自己做个记录方便以后复习。

1.基础知识

 private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

简单来说，Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体（类）的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常。(InvalidCastException)

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

从字面可以知道这是HashMap的初始长度是16，之所以取16作为初始长度,而且之后的每次扩容或者是手动初始化都要是2的幂，是为了更好的服务于映射key到index 的hash算法。

在数据结构的学习中，我们大多数会采用key对hashmap的长度取余来做key到index的映射，但这样太慢了，在Java里面的实现采用了位运算。

static int indexFor(int h, int length) {  //jdk1.7的源码，jdk1.8没有这个方法，但是实现原理一样的
     return h & (length-1);  //取模运算
}

index = HashCode（Key） & （Length - 1）

下面我们以值为“book”的Key来演示整个过程：

1.计算book的hashcode，结果为十进制的3029737，二进制的101110001110101110 1001。
2.假定HashMap长度是默认的16，计算Length-1的结果为十进制的15，二进制的1111。
3.把以上两个结果做与运算，101110001110101110 1001 & 1111 = 1001，十进制是9，所以 index=9。
可以说，Hash算法最终得到的index结果，完全取决于Key的Hashcode值的最后几位。
但如果我们假设HashMap的长度是10，重复刚才的运算步骤：

image

单独看这个结果，表面上并没有问题。我们再来尝试一个新的HashCode ：

image.png
让我们再换一个HashCode：
image.png
是的，虽然HashCode的倒数第二第三位从0变成了1，但是运算的结果都是1001。也就是说，当HashMap长度为10的时候，有些index结果的出现几率会更大，而有些index结果永远不会出现（比如0111）！
这样，显然不符合Hash算法均匀分布的原则。
反观长度16或者其他2的幂，Length-1的值是所有二进制位全为1，这种情况下，index的结果等同于HashCode后几位的值。
只要输入的HashCode本身分布均匀，Hash算法的结果就是均匀的。

接下来是hash的算法

static final int hash(Object key) {   //jdk1.8 & jdk1.7
     int h;
     // h = key.hashCode() 为第一步 取hashCode值
     // h ^ (h >>> 16)  为第二步 高位参与运算
     return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

在JDK1.8的实现中，优化了高位运算的算法，通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在数组table的length比较小的时候，也能保证考虑到高低Bit都参与到Hash的计算中，同时不会有太大的开销。
下面举例说明下，n为table的长度。

image

2.HashMap的put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;
        //如果当前 哈希表内容为空，新建，n是新建后的长度，tab 为哈希表另一个引用
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) 
            n = (tab = resize()).length;
        //如果插入的地方没有插入过其他元素，那么新建一个节点插入
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //如果有插入的节点，而且他们的hashcode和equals都相等就判断他们相等，直接替换
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //判断p节点是不是一个TreeNode， 因为在JDK1.8中如果超过8个就转行成红黑树，
            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);
                        //如果节点要到达树形阈值，那就把当前的对应的链表转换成红黑树
                        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;
                }
            }
            //如果又遇到相同节点，和之前一样判断是否替换
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        //超过阈值，就要执行扩容了
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

3.扩容

    final Node<K,V>[] resize() {
        //复制旧的数据，元素个数，和阈值
        Node<K,V>[] oldTab = table; 
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;  
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            //如果超过了最大值就不再进行扩容了
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //新的容量为旧的2倍还没超过最大值，而且旧的容量大于16就执行扩容
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        //旧的容量为0而且旧的阈值大于0，说明有创建hashMap但是没有添加元素，所以容量还是为阈值
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            // //旧的容量为0而且旧的阈值也为0，说明hashMap都没创建过，就用默认的参数做初始化，但我没懂什么情况下会发生
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        //如果新的阈值为0那么就重新用负载因子和新容量重新计算
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //再用新的阈值更新阈值
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        //创建了新的数组，要开始进行遍历复制了
        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) {
                    //清空旧桶
                    oldTab[j] = null;
                    //如果下一个为空，那么说明就一个元素，直接复制到新的桶
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    //判断是不是树状节点，如果是的话，就把新的桶也变成树状节点
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        //如果不是树，也有多个节点，那么就要开始直接复制链表
                        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;
    }

扩容的开销很大，所以我们在初始化的时候最好就指定好HashMap的长度了。

4.线程不安全

当多线程并发访问一个 哈希表时，需要在外部进行同步操作，否则会引发数据不同步问题。
你可以选择加锁，也可以考虑用 Collections.synchronizedMap 包一层，变成个线程安全的 Map

   Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));