來源聲明：本文是整理微信公衆號[程序員小灰]的漫畫系列文章
什麼是HashMap
HashMap是一個用於存儲Key-Value鍵值對的集合，每一個鍵值對也叫做Entry。這些鍵值對（Entry）分散存儲在一個數組中，這個數組就是HashMap的主幹。
HashMap數組每一個元素的初始值都是Null。
對於HashMap，我們最常使用的是兩個方法：Get和Put。
1.Put方法的原理
例如，調用hashMap.put(“apple”, 0)，插入一個Key爲“apple”的元素。這時候我們需要利用一個哈希函數來確定Entry的插入位置（index）：
index = Hash(“apple”)
假定最後計算出的index是2，那麼結果如下：
但是，因爲HashMap的長度是有限的，當插入的Entry越來越多時，再完美的Hash函數也難免會出現index衝突的情況。比如下面這樣：
這時候怎麼辦呢？我們可以利用鏈表來解決。
HashMap數組的每一個元素不止是一個Entry對象，也是一個鏈表的頭結點。每一個Entry對象通過Next指針指向它打的下一個Entry節點。當新來的Entry映射到衝突的數組位置時，只需要插入到對應的鏈表即可：
需要注意的是，新來的Entry節點插入鏈表時，使用的是“頭插法”。之所以用“頭插法”，是因爲HashMap的發明者認爲，後插入的Entry被查找的可能性更大。
###2.Get方法的原理
使用Get方法根據Key來查找Value的時候，發生了什麼呢？
首先會把輸入的Key做一次Hash映射，得到對應的index：
index = Hash(“apple”)
由於剛纔所說的Hash衝突，同一個位置有可能匹配到多個Entry，這時候就需要順着對應鏈表的頭節點，一個一個向下來查找。假設我們要查找的Key是“apple”:
第一步，我們查看的是頭節點Entry6，Entry6的Key是banana，顯然不是我們要找的結果。
第二步，我們查看的是Next節點Entry1，Entry1的Key是apple，正是我們要找的結果。
擴展
1、Hashmap的初始長度？爲什麼這麼定
HashMap的默認初始長度是16，並且每次自動擴展或是手動初始化時，長度必須是2的冪。
之所以選擇16，是爲了服務於從Key映射到index的Hash算法，實現一個儘量均勻分佈的Hash函數。
上面提到，從Key映射到HashMap數組的對應位置，會用到一個Hash函數：
index = Hash(“apple”)
如何實現一個儘量均勻分佈的Hash函數呢？我們通過利用Key的HashCode值來做某種運算，HashMap的發明者採用了位運算的方式。
如何進行位運算呢？有如下的公式（Length是HashMap的長度）：
index = HashCode(Key) & (Length - 1)
舉例，以值爲“book”的Key來演示整個過程：
1、計算book的hashcode，結果爲十進制的3029737，二進制的101110001110101110 1001。
2、假定HashMap長度是默認的16，計算Length-1的結果爲十進制的15，二進制的1111。
3、把以上兩個結果做 與運算，101110001110101110 1001 & 1111 = 1001，十進制是9，所以 index=9。
可以說，Hash算法最終得到的index結果，完全取決於Key的HashCode值的最後幾位。
爲什麼HashMap初始長度採用16呢？我們可以對比長度是10的情況。
重複剛纔的運算步驟：
單獨看這個結果，表面上並沒有問題。我們再來嘗試一個新的HashCode 101110001110101110 1011:
我們再換一個HashCode 101110001110101110 1111試試：
對比結果可以看到，雖然HashCode的倒數第二位、第三位從0變成了1，但是運算的結果都是1001。也就是說，當HashMap長度爲10的時候，有些index結果的出現機率會更大，而有些index結果永遠不會出現（比如0111）。
這樣，顯然不符合Hash算法均勻分佈的原則。
反觀長度16或其他2的冪，Length-1的值是所有二進制全爲1，這種情況下，index的結果等同於HashCode後幾位的值。只要輸入的HashCode本身分佈均勻，Hash算法的結果就是均勻的。
2、高併發下的HashMap
(1) Hashmap在插入元素過多的時候需要進行Resize，Resize的條件是
HashMap.size >= Capacity * LoadFactor
其中，Capacity是HashMap的當前長度，HashMap的長度是2的冪。
LoadFactor是HashMap負載因子，默認值爲0.75f。
（2） HaspMap的Resize包含兩個步驟：
一是擴容。創建一個新的Entry空數組，長度是原數組的2倍。
二是ReHash，遍歷原Entry數組，把所有的Entry重新Hash到新數組。
需要注意的是，ReHash在併發的情況下可能形成鏈表環。