1、HashMap的概述
HashMap是基於哈希表的Map 接口的實現。
2、HashMap的特點
a)Hash M ap是非線程安全
b)HashMap允許使用null 值和null 鍵。即允許key和value爲null
c)HashMap相對執行效率要高
3、HashMap的內部存儲結構
Java中數據結構最底層的兩種結構，一種是數組，一種是鏈表（有指針引用），數組的特點：空間連續，尋址迅速，但是在執行增加和刪除操作的時候需要有較大幅度的元素移動，代價較大，所以查詢速度快，增刪較慢。而鏈表的特性剛好相反，由於存儲空間不連續，尋址困難，但是增刪只需要修改指針，所以查詢慢，增刪快。有沒有一種數據結構來綜合一下數組和鏈表，以便發揮他們各自的優勢呢？答案就是：哈希表！哈希表具有較快的查詢速度，以及相對較快的增刪速度，所以很適合在海量的數據環境中使用。一般實現哈希表的方法採用“拉鍊法”，我們可以理解爲“鏈表的數組”，如下圖：
從上圖中，我們可以發現哈希表是由數組+鏈表組成的，一個長度爲16的數組中，每個元素存儲的是一個鏈表的頭結點。那麼這些元素是按照什麼樣的規則存儲到數組中呢。一般情況是通過hash(key)%len獲得，也就是元素的key的哈希值對數組長度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存儲在數組下標爲12的位置。它的內部其實是用一個Entity數組來實現的，屬性有key、value、next。
4、HashMap的存取
a) 存儲
當程序試圖將多個key-value放入HashMap中時，如下代碼片段爲例：
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("姓名", "張三");
map.put("年齡", "25");
map.put("性別", "男"); HashMap採用一種所謂的“Hash算法”來決定每個元素的存放位置。
當程序執行map.put("姓名","張三"); 時，系統會調用“姓名“的hashCode()方法，得到到一個hashCode值，（每個Java對象都有hashCode（）方法，都可以通過該方法獲得他們的hashCode值。）得到這個hashCode值之後，系統就會根據這個hashCode值來決定元素的存放位置。
看一下Java HashMap在存放元素時候 put(K key , V value ) 源碼：
public V put(K key, V value)
{
// 如果 key 爲 null，調用 putForNullKey 方法進行處理
if (key == null)
return putForNullKey(value);
// 根據 key 的 keyCode 計算 Hash 值
int hash = hash(key.hashCode());
// 搜索指定 hash 值在對應 table 中的索引
int i = indexFor(hash, table.length);
// 如果 i 索引處的 Entry 不爲 null，通過循環不斷遍歷 e 元素的下一個元素
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next)
{
Object k;
// 找到指定 key 與需要放入的 key 相等（hash 值相同
// 通過 equals 比較放回 true）
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key
|| key.equals(k)))
{
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
// 如果 i 索引處的 Entry 爲 null，表明此處還沒有 Entry
modCount++;
// 將 key、value 添加到 i 索引處
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
} 上面程序中用到了一個重要的內部接口：Map.Entry，每個 Map.Entry 其實就是一個 key-value 對。從上面程序中可以看出：當系統決定存儲HashMap 中的key-value 對時，完全沒有考慮 Entry 中的 value，僅僅只是根據 key 來計算並決定每個 Entry 的存儲位置。這也說明了前面的結論：我們完全可以把 Map 集合中的 value 當成 key 的附屬，當系統決定了 key 的存儲位置之後，value 隨之保存在那裏即可。
上面方法提供了一個根據 hashCode() 返回值來計算 Hash 碼的方法：hash()，這個方法是一個純粹的數學計算，其方法如下：
static int hash(int h)
{
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
} 對於任意給定的對象，只要它的 hashCode() 返回值相同，那麼程序調用 hash(int h) 方法所計算得到的 Hash 碼值總是相同的。接下來程序會調用 indexFor(int h, int length) 方法來計算該對象應該保存在 table 數組的哪個索引處。indexFor(int h, int length) 方法的代碼如下：
static int indexFor(int h, int length)
{
return h & (length-1);
}
根據上面 put 方法的源代碼可以看出，當程序試圖將一個 key-value 對放入 HashMap 中時，程序首先根據該 key 的 hashCode() 返回值決定該 Entry 的存儲位置：如果兩個 Entry 的 key 的 hashCode() 返回值相同，那它們的存儲位置相同。如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 true，新添加 Entry 的 value 將覆蓋集合中原有 Entry 的 value，但 key 不會覆蓋。如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 false，新添加的 Entry 將與集合中原有 Entry 形成 Entry 鏈，而且新添加的 Entry 位於 Entry 鏈的頭部——具體說明繼續看 addEntry() 方法的說明。
當向 HashMap 中添加 key-value 對，由其 key 的 hashCode() 返回值決定該 key-value 對（就是 Entry 對象）的存儲位置。當兩個 Entry 對象的 key 的 hashCode() 返回值相同時，將由 key 通過 eqauls() 比較值決定是採用覆蓋行爲（返回 true），還是產生 Entry 鏈（返回 false）。
上面程序中還調用了 addEntry(hash, key, value, i); 代碼，其中 addEntry 是 HashMap 提供的一個包訪問權限的方法，該方法僅用於添加一個 key-value 對。下面是該方法的代碼：
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)
{
// 獲取指定 bucketIndex 索引處的 Entry
Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; // ①
// 將新創建的 Entry 放入 bucketIndex 索引處，並讓新的 Entry 指向原來的 Entry
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
// 如果 Map 中的 key-value 對的數量超過了極限
if (size++ >= threshold)
// 把 table 對象的長度擴充到 2 倍。
resize(2 * table.length); // ②
} 總結：keyàhashcodeàhàindexà遍歷鏈表à插入
b) 取出
當 HashMap 的每個 bucket 裏存儲的 Entry 只是單個 Entry ——也就是沒有通過指針產生 Entry 鏈時，此時的 HashMap 具有最好的性能：當程序通過 key 取出對應 value 時，系統只要先計算出該 key 的 hashCode() 返回值，在根據該 hashCode 返回值找出該 key 在 table 數組中的索引，然後取出該索引處的
Entry，最後返回該 key 對應的 value 即可。看 HashMap 類的 get(K key) 方法代碼：
public V get(Object key)
{
// 如果 key 是 null，調用 getForNullKey 取出對應的 value
if (key == null)
return getForNullKey();
// 根據該 key 的 hashCode 值計算它的 hash 碼
int hash = hash(key.hashCode());
// 直接取出 table 數組中指定索引處的值，
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
// 搜索該 Entry 鏈的下一個 Entr
e = e.next) // ①
{
Object k;
// 如果該 Entry 的 key 與被搜索 key 相同
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key
|| key.equals(k)))
return e.value;
}
return null;
} 從上面代碼中可以看出，如果 HashMap 的每個 bucket 裏只有一個 Entry 時，HashMap 可以根據索引、快速地取出該 bucket 裏的 Entry；在發生“Hash 衝突”的情況下，單個 bucket 裏存儲的不是一個 Entry，而是一個 Entry 鏈，系統只能必須按順序遍歷每個 Entry，直到找到想搜索的 Entry 爲止——如果恰好要搜索的
Entry 位於該 Entry 鏈的最末端（該 Entry 是最早放入該 bucket 中），那系統必須循環到最後才能找到該元素。
歸納起來簡單地說，HashMap 在底層將 key-value 當成一個整體進行處理，這個整體就是一個 Entry 對象。HashMap 底層採用一個 Entry[] 數組來保存所有的 key-value 對，當需要存儲一個 Entry 對象時，會根據 Hash 算法來決定其存儲位置；當需要取出一個 Entry 時，也會根據 Hash 算法找到其存儲位置，直接取出該 Entry。由此可見：HashMap 之所以能快速存、取它所包含的 Entry，完全類似於現實生活中母親從小教我們的：不同的東西要放在不同的位置，需要時才能快速找到它。