背景摘要：在Map集合中，最常用的集合就是HashMap集合了。相信各位也能脫口而出她的特徵，JDK7（以下簡稱爲7）和JDK8（以下簡稱爲8）源碼和實現不一樣。7底層由數組+單向鏈表實現。在這之前我們提到過基於數組和鏈表實現的兩個集合。ArrayList與LinkedList。那麼在8源碼中新增了紅黑樹這麼一個數據結構，由於其特性大大增加了查詢效率。同時HashMap也是無序且線程非安全。那麼今天基於7的源碼來三顧HashMap。一顧結構解析、二顧核心變量、三顧構造函數及首次擴容原理。
目錄
一、初探HashMap，結構解析
HashMap，她的構造爲單向鏈表與數組，鏈表的概念可參考 LinkedList 一文。首先我們先一張圖簡單看看她結構。
如圖1.1，我們可以看到HashMap是一個由數組裝載鏈表組成的集合。大家都知道HashMap初始擴容值默認爲16，那麼就代表初次擴容時，數組裏是含有16個空的鏈表的。
二、再探HashMap，核心變量
基於JDK1.7講解，多個JDK安裝切換方法請看 IDEA將當前項目JDK更改爲指定版本
瞭解了結構之後我們再來看她重要的變量
碼雲集合源碼分析項目地址：
https://gitee.com/yiang-hz/gather
https://gitee.com/yiang-hz/gather/tree/master/map/src/main/java/com/yiang/map
/**
* 默認初始容量 必須是2次冪 這裏爲 16 二進制
* // aka 16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
/**
* 默認的負載因子 也就是擴容倍數
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 最大擴容值，如果超過了則爲該值 10個億
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 擴展因子
*/
final float loadFactor;
/**
* 閾值，需要擴容時設置，實際HashMap存放的大小 當達到該閾值時進行擴容
* 要調整大小的下一個大小值(容量*負載因子)
* 如果表爲空，那麼表將會在擴容時創建
*/
int threshold;
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：默認初始容量，默認值爲16。必須爲2的次冪。通過1<<4二進制形式計算在計算機內是最快的。
DEFAULT_LOAD_FACTOR：默認負載因子，默認值爲0.75。即擴容倍數。
MAXIMUM_CAPACITY：最大擴容值，也就是2的30次冪。10個億。一般不存在超過該值情況。
loadFactor：負載因子，該值直接影響HashMap每次擴容後的容量。構造函數初始化該值。
threshold：閾值，構造函數初始化賦值。HashMap實際存放元素大小。計算公式爲（容量*負載因子）。
--構造賦值爲設置的初始容量（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY），默認16。
--首次擴容爲16*0.75=12。二次擴容爲 16*2=32（實際大小） -> 32 * 0.75 = 24（閾值）
/**
* 一個空的實例，擴容前共享
* 實際上定義該空值用來轉換table，可讀性更強。
*/
static final YiangHashMap.Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
/**
* 初始化，Entry對象數組
*/
transient YiangHashMap.Entry<K,V>[] table = (YiangHashMap.Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
/**
* 數據表中包含的鍵-值映射的數目。即數組大小
*/
transient int size;
EMPTY_TABLE：一個空的數組，沒有實際意義，用來增加可讀性
table：數據表。也就是圖1.1示列的數組。首次擴容時即爲16。二次擴容爲32。數組大小以2倍擴容。
size：數組大小，即數組中實際存放的鏈表數量。
以上即核心八個變量，下面再解剖一下構造函數的賦值，及首次擴容。
三、三顧HashMap，構造函數及首次擴容
HashMap源碼中，通過無參與有參構造方法，來實現可自定義初始容量的方式來使用HashMap，那麼來一探究竟
3.1、構造函數
無參構造：初始容量爲默認值16，負載因子爲默認值0.75。
public YiangHashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
單參構造：傳遞自定義初始容量。負載因子爲默認值0.75。
public YiangHashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
那麼重點講通過重載利用的傳遞初始大小，與負載因子的方法。
- 首先判斷初始容量是否小於0，如果小於拋出異常。
- 再次判斷是否大於最大擴容值，如果超過了該擴容值，則默認爲最大擴容值。
- 判斷擴容倍數值是否爲符合標準值，即正數。
- 設置加載因子（loadFactor）爲設置的加載因子（未傳遞爲默認0.75）。
- 設置閾值（threshold ）爲初始容量。（未傳遞爲默認16）。
- init()方法，鉤子函數，當前類未實現，給予子類實現其它操作。
/**
* HashMap初始化構造函數源碼解析
* @param initialCapacity 初始化擴展容量 默認 16
* @param loadFactor 加載因子默認 0.75
*/
public YiangHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//判斷初始容量是否小於零，如果小於零則拋出異常
if (initialCapacity < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
}
//判斷是否大於最大擴容值，超過了則等於該值
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) {
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
}
//判斷擴容倍數值是否正常
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
}
this.loadFactor = loadFactor;
threshold = initialCapacity;
//子類的初始化鉤子。沒有實現的方法，給予子類繼承實現其他操作。模板模式
//init();
}
看完之後我們可能會有疑問：爲什麼閾值在構造函數賦值會爲16？有什麼含義嗎？爲什麼不是數組大小的0.75倍（12）？
還有這事？那我們看看接下來的首次擴容，來了解其原因。
3.2、首次擴容
總所周知，HashMap是在存值時開始擴容的，也就是說在構造函數執行完後，數組的大小還是一個默認值空對象的。那麼在源碼put方法中有這麼一段代碼。如果table爲空，那麼開始初始化數組。也就代表數組是在第一次存值時開始擴容的。那麼第一次擴容時，擴容大小的size 是賦值給閾值（threshold）的，在首次擴容時正是傳遞了該參數。所以我們瞭解閾值在構造參數時做了一個承載數組大小的作用。
//如果table爲空，那麼初始化數組大小
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
再來看看擴容方法執行的步驟：
- 通過內部方法（三元表達式）判斷是否大於最大值，並且判斷是否小於1。範圍在 1 < size < max。傳遞默認16得出16
- 計算閾值。當前擴容值*擴展因子 默認是16*0.75。這裏做了三元判斷，能夠得出最大值爲默認最大值（MAXIMUM_CAPACITY）+1。而目前是未超過最大值，故爲12。
- 表格初始擴容爲構造方法初始設置擴容值大小。 默認：16
/**
* 擴容table -- Inflates the table.
* @param toSize 大小
*/
private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize 計算值，三元的規約判斷 計算
// 結果： 1 < n < Max 三種情況 所以首次擴容這裏爲16
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
//計算最小值： 16 * 0.75 = 12 , 最大值 10億 + 1 那麼threshold首次擴容值就是12
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
//表格以capacity大小進行初始化，這裏capacity爲16
table = new YiangHashMap.Entry[capacity];
}
通過以上擴容源碼我們瞭解，閾值（threshold）雖然爲數組大小的0.75，但在構造方法執行完成時，是爲首次擴容大小的，而數組實際上是一個空數組。在首次擴容時，將擴容大小賦值給數組。然後將該值通過與負載因子計算得出閾值的。這也就詮釋了上文“爲什麼閾值在構造函數賦值會爲16？”這個問題。
總結：
HashMap的結構由單向鏈表 + 數組組成。擴容因子默認爲0.75，數組初始容量默認爲16，但實際存放大小（閾值）默認爲12。最大擴容值爲2^30。擴容是在首次存放鍵值入集合時開始，而不是在創建時就進行擴容。創建時只針對初始容量賦值給閾值做承載。並賦值對應的加載因子。且包含子類實現的鉤子函數init（）。