對於HashMap,如果是java程序員，那麼定然不會陌生，對於HashMap，應該說是最常用的一種Map結構了，同樣在面試當中也會屢屢被提問到，常見的幾種題目：
- HashMap的默認容量？
- HashMap是如何擴容的？
- HashMap的數組大小爲什麼一定是2的冪？
- HashMap爲什麼是線程不安全的？
- Java7到Java8做了哪些改進？爲什麼？
因爲重要，所以我也就學習源碼，並且將學習心得記錄下來，與大家一起學習。
首先 再看HashMap之前，我們來簡單回顧一下哈希表
哈希表是由一些基於哈希值的桶和鏈表所構成的。哈希桶就是可以快速檢索的數據結構，舉個例子 如果要尋找電話本的人的聯繫方式，我們可以利用拼音的首字母快速定位到這個聯繫人，存放這些字母的就叫哈希桶。本質上，哈希桶就是 將一個元素映射成一個可以快速檢索的哈希值。
哈希桶加上數組就構成了哈希表，數組的好處是隨機尋址的速度與長度無關，時間複雜度是O(1)，但是哈希表最大的缺點是會發生碰撞，如果多個元素的哈希值是相同的，那麼我們就說哈希值發生了碰撞，爲了解決這個問題，我們將數組換成了鏈表，找到哈希值時，通過哈希桶裏可以精確的找到所要查找的元素。平均差找時間都是O（1）。在java世界中，我們用來表達哈希表的數據結構就是HashMap。
哈希桶的實現是由hashcode實現的int hashcode 底下有對象：object1,object2....
我們先來看java7的HashMap。
經典的數據結構：數組加鏈表。
通過查看源碼 我們可以知曉HashMap的默認容量爲你16，如果改變負載因子 並且將初始值設爲17 結果會怎麼樣麼？再次點開源碼，我們會發現他會向上取整爲2的冪也就是變成了32.之後我們可以看到負載因子是0.75.
這裏有一個問題，就是桶的初始化容量是16個，而我們的HashCode值是-2^31~2^31-1，42億個數。那麼我們怎麼從任意一個int變成0~n-1。聰明的你肯定想到了取餘這個想法，但是在這個方法有兩個缺點：
- 負數取模還是負數，所以我們需要把負數變爲正數
- 速率較慢
那麼我們點開源碼發現，爲了尋找要插入的元素的索引值，做了一個鬼畜的操作：hash&（length-1）,做這樣一個位運算，那麼這操作正好可以解釋爲什麼我們需要輸進去的HashMap的初始容量是2的冪，我們可以看出hash&（2^n-1），最後的下標就是Hashmap對應的2^n-1的個數下標，之所以把容量定爲2的冪，就是因爲讓2^n-1位運算時拿到的值全部是1，這樣做與運算就可以快速找到下標並且分佈還是均勻的（妙啊）。
解釋完這個問題 ，我們來看看是怎麼擴容的，根據源碼，我麼可以看到，當所需要的容量超過原始容量*負載因子（0.75）時，就需要進行擴容，擴容的大小是之前的兩倍。而在擴容的過程中就包含了一個rehash的操作。那麼在擴容的時候，會進行transfer也就是將之前的數據進行遷移的操作，遍歷所有的元素，並且重新計算哈希值，找到在新表裏的索引，把它放進去。這是一個巨坑！！！爲了避免高位不同，低位相同，進行了高位與低位的異或操作。
在Java7中的HashMap會有很多問題：
- 會碰到死鎖
- CVE-2011-1858 TOMCAT郵件組的討論
對於死鎖問題，其實多數是程序員自己的問題，因爲HashMap本身就不是線程安全的，當在多個線程中使用hashmap的時候，就必須給他加入同步的環境.
對於TOMCAT郵件組的討論，是說一個安全問題，如果我們的多個元素映射成同一個哈希值時，會把哈希表退化成一個鏈表，而鏈表的查詢的時間複雜度的o（n），那麼這個查詢速度是很可怕的，如果是被黑客利用精心構造的成千上萬個元素，具有同樣的哈希值，就可以引起Dos攻擊，針對這個問題，sun公司提供了一個小補丁，就是如果檢查到元素是String的話那麼就該用另外一種不同於默認的hash算法來去避免潛在的危險。
此時，針對於這兩個問題，我們迎來了Java8之後的HashMap
Java8對於之前的HashMap之前做了哪些改進呢？
- 由之前數組/鏈表--->數組/紅黑樹
- 擴容時插入順序的改進
- 函數方法
- foreach
- compute系列
- Map的新API
- merge
- replace
在Java8的源碼中，爲什麼變成樹的閾值是8？我們可以看到對於紅黑樹的容量服從參數爲0.5的泊松分佈，大於8的桶中的容量是10萬分之一，不易發生碰撞。
在進行put操作時，如果超過閾值，就把桶變爲紅黑樹，如果沒超過，還是用鏈表來實現。
在進行擴容操作時，掌握了java7時的操作，我們可以想到，擴容爲二倍，要麼索引值和之前一樣，要麼就是最高位是在之前索引值的基礎上再加一個一，就相當於是把原先的變成了兩個鏈表，一個是高位的鏈表，一個是低位的鏈表，在把它賦值給新的桶中去。從而緩解了死鎖問題（生成環的問題）。