參考：JDK1.8源碼
開場白：Hashtable是遺留類，很多映射的常用功能與HashMap類似，不同的是它承自Dictionary類，並且是線程安全的，任一時間只有一個線程能寫Hashtable，併發性不如ConcurrentHashMap，因爲ConcurrentHashMap引入了樂觀鎖(JDK1.7是分段鎖)。Hashtable不建議在新代碼中使用，不需要線程安全的場合可以用HashMap替換，需要線程安全的場合可以用ConcurrentHashMap替換
從結構實現來講，HashMap是數組+鏈表+紅黑樹（JDK1.8增加了紅黑樹部分）實現的
HashMap繼承圖
HashMap構造方法
public HashMap()
public HashMap(int initialCapacity)
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 一些成員變量的理解
int initialCapacity;//初始化容量
final float loadFactorloadFactor;//負載因子(擴容時，用來與容量相乘）
int threshold;//閥值（容量大於該值就會擴容，擴大爲原來的兩倍，但最大不超過MAXIMUM_CAPACITY）
transient int size：//容量值
transient Node<K, V>[] table;//實際裝載數據的數組，類型爲Node<K, V>構造方法源碼：
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)//最大容量爲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);//保證容量數值是2的倍數
}
//無參構造方法只是設置了負載因子loadFactor
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}tableSizeFor源碼：
/**
* 返回大於等於cap的，最小的，同時是2的n次方的數，最大不超過MAXIMUM_CAPACITY
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
//假設n=5,那最後應該返回8
int n = cap - 1; //n=4
n |= n >>> 1; // n = 0100 | 0010 = 0110
n |= n >>> 2; // n = 0110 | 0001 = 0111
n |= n >>> 4; // n = 0111 | 0000 = 0111
n |= n >>> 8; // n = 0111 | 0000 = 0111
n |= n >>> 16;// ...
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}之所以要保證容量數值爲2的倍數，是爲了優化對象根據hash值求其所在數組下標的速度。例如容量size爲4(二進制爲100)，當新增一個數據是，HashMap會根據key的hash值和(size-1)相與(即hash&011)，那得到的結果肯定不會大於3，所以不會造成數組越界，而且&比%具有更高的效率。
Node類結構
static class Node<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K, V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
...
｝Node類結構很簡單，字段有4個，hash值、key值、value值、還有一個Node類型的next字段用於指向下一個節點，從而實現鏈表結構。
HashMap重要方法
HashMap如何添加數據，如何擴容的呢？答案在putVal和resize方法裏。
先看添加數據putVal（）方法
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K, V>[] tab;
Node<K, V> p; //tab裏的計算出的下標的Node數據
int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) {
//如果調用的是無參構造方法，table爲空，所以進行擴容
n = (tab = resize()).length;
}
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) {
//計算出的下標下沒有數據，就新建一個Node加進去
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
}
else {
//這是HashMap裏面已經有一個同樣的key的情況
Node<K, V> e;//存放最終找到的鍵值key的Node對象
K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))){
//該key下只有一個數據的情況
e = p;
}
//下面是hash衝突的情況，分兩種，一種是用紅黑樹結構存，一種是用鏈表存。
//從下面代碼可以看到同一個下標下數據大於TREEIFY_THRESHOLD（8）時會把鏈表變成紅黑樹結構
else if (p instanceof TreeNode) {
//如果p是紅黑樹，就用紅黑樹的添加方法
e = ((TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
}
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
//找不到同hash值同key的數據，新建一個
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // 改爲紅黑樹結構存
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//找到了同hash值同key的數據
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//開始更新數據
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) {
//進行擴容
resize();
}
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}上面可以看到容量超過閾值就會進行擴容，下面看擴容resize()方法
final Node<K, V>[] resize() {
//舊數據
Node<K, V>[] oldTab = table;
//舊數據量
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//舊閥值
int oldThr = threshold;
//新容量，新閥值
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {//當前map數據量大於0
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;//這時候達到最大容量，不再擴容
} else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
// 如果擴容到爲原來的兩倍也不超過最大容量值，那就進行擴容
newThr = oldThr << 1;
}
else if (oldThr > 0) { //HashMap創建後第一次擴容
newCap = oldThr;
}
else {//HashMap創建後第一次擴容，調用無參構造方法，oldThr會爲0，賦值新的容量爲16 閥值爲16*0.75=12
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int) (DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float) newCap * loadFactor;
//如果大於MAXIMUM_CAPACITY（60）就賦值爲Integer.MAX_VALUE
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;//這裏已經賦值了新數組，就差複製數據了（如果有舊數據的話）
//開始複製數據
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K, V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;//把舊數組裏的引用置爲null，才能讓虛擬機回收掉
if (e.next == null) {// 該key值下只有一個數據，用舊的hash與新長度-1的值&，作爲下標
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
}
else if (e instanceof TreeNode) {//紅黑樹的插入
((TreeNode<K, V>) e).split(this, newTab, j, oldCap);
}
else { // 鏈表結構，下面具體分析這段代碼
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;
}來分析下複製鏈表結構那段代碼
那裏把hash值與oldCap的值爲0的分爲一條鏈表，不等於0也分爲一條鏈表，最後把等於0的鏈表放到原來的下標j裏，不等於0的放在j+oldCap下標裏。爲什麼這麼做的？
我們知道求數據所在的下標，是通過key的hash值&(oldCap-1),而那裏是hash&oldCap。
舉個例子，原來容量爲oldCap爲4(二進制0100)，有兩個數據key的hash值分別爲1，5，那麼根據hash&(oldCap-1)求其下標，1&0011=1，101&011=1，那它們都會放在數據下標爲1那。
當擴容了，新的容量newCap爲8(爲原來的2倍)，根據hash&(newCap-1)求其下標，1 & 0111=1，101 & 0111=101=5,可以看到hash值1還是放在了下標爲1那，hash值爲5的放在了下標爲5的地方，剛好是1+oldCap。
歸根到底還是HashMap把容量設置成2的次方數，擴容策略爲原來容量的2倍的前提條件，使得容量size會是001000…的形式，容量size-1低位會是1111這樣的形式，擴容爲2倍，實際就把數左移一位，新的容量值newCap-1，會比原來容量值oldCap-1多一位1，那麼hash & oldCap是求hash值在多出的那一位是0還是1，如果是1，複製後的下標是原來下標+oldCap