背景摘要：在Map集合中，最常用的集合就是HashMap集合了。相信各位也能脱口而出她的特征，JDK7（以下简称为7）和JDK8（以下简称为8）源码和实现不一样。7底层由数组+单向链表实现。在这之前我们提到过基于数组和链表实现的两个集合。ArrayList与LinkedList。那么在8源码中新增了红黑树这么一个数据结构，由于其特性大大增加了查询效率。同时HashMap也是无序且线程非安全。那么今天基于7的源码来三顾HashMap。一顾结构解析、二顾核心变量、三顾构造函数及首次扩容原理。
目录
一、初探HashMap，结构解析
HashMap，她的构造为单向链表与数组，链表的概念可参考 LinkedList 一文。首先我们先一张图简单看看她结构。
如图1.1，我们可以看到HashMap是一个由数组装载链表组成的集合。大家都知道HashMap初始扩容值默认为16，那么就代表初次扩容时，数组里是含有16个空的链表的。
二、再探HashMap，核心变量
基于JDK1.7讲解，多个JDK安装切换方法请看 IDEA将当前项目JDK更改为指定版本
了解了结构之后我们再来看她重要的变量
码云集合源码分析项目地址：
https://gitee.com/yiang-hz/gather
https://gitee.com/yiang-hz/gather/tree/master/map/src/main/java/com/yiang/map
/**
* 默认初始容量 必须是2次幂 这里为 16 二进制
* // aka 16
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
/**
* 默认的负载因子 也就是扩容倍数
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
/**
* 最大扩容值，如果超过了则为该值 10个亿
*/
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
/**
* 扩展因子
*/
final float loadFactor;
/**
* 阈值，需要扩容时设置，实际HashMap存放的大小 当达到该阈值时进行扩容
* 要调整大小的下一个大小值(容量*负载因子)
* 如果表为空，那么表将会在扩容时创建
*/
int threshold;
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：默认初始容量，默认值为16。必须为2的次幂。通过1<<4二进制形式计算在计算机内是最快的。
DEFAULT_LOAD_FACTOR：默认负载因子，默认值为0.75。即扩容倍数。
MAXIMUM_CAPACITY：最大扩容值，也就是2的30次幂。10个亿。一般不存在超过该值情况。
loadFactor：负载因子，该值直接影响HashMap每次扩容后的容量。构造函数初始化该值。
threshold：阈值，构造函数初始化赋值。HashMap实际存放元素大小。计算公式为（容量*负载因子）。
--构造赋值为设置的初始容量（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY），默认16。
--首次扩容为16*0.75=12。二次扩容为 16*2=32（实际大小） -> 32 * 0.75 = 24（阈值）
/**
* 一个空的实例，扩容前共享
* 实际上定义该空值用来转换table，可读性更强。
*/
static final YiangHashMap.Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
/**
* 初始化，Entry对象数组
*/
transient YiangHashMap.Entry<K,V>[] table = (YiangHashMap.Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
/**
* 数据表中包含的键-值映射的数目。即数组大小
*/
transient int size;
EMPTY_TABLE：一个空的数组，没有实际意义，用来增加可读性
table：数据表。也就是图1.1示列的数组。首次扩容时即为16。二次扩容为32。数组大小以2倍扩容。
size：数组大小，即数组中实际存放的链表数量。
以上即核心八个变量，下面再解剖一下构造函数的赋值，及首次扩容。
三、三顾HashMap，构造函数及首次扩容
HashMap源码中，通过无参与有参构造方法，来实现可自定义初始容量的方式来使用HashMap，那么来一探究竟
3.1、构造函数
无参构造：初始容量为默认值16，负载因子为默认值0.75。
public YiangHashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
单参构造：传递自定义初始容量。负载因子为默认值0.75。
public YiangHashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
那么重点讲通过重载利用的传递初始大小，与负载因子的方法。
- 首先判断初始容量是否小于0，如果小于抛出异常。
- 再次判断是否大于最大扩容值，如果超过了该扩容值，则默认为最大扩容值。
- 判断扩容倍数值是否为符合标准值，即正数。
- 设置加载因子（loadFactor）为设置的加载因子（未传递为默认0.75）。
- 设置阈值（threshold ）为初始容量。（未传递为默认16）。
- init()方法，钩子函数，当前类未实现，给予子类实现其它操作。
/**
* HashMap初始化构造函数源码解析
* @param initialCapacity 初始化扩展容量 默认 16
* @param loadFactor 加载因子默认 0.75
*/
public YiangHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//判断初始容量是否小于零，如果小于零则抛出异常
if (initialCapacity < 0) {
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
}
//判断是否大于最大扩容值，超过了则等于该值
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) {
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
}
//判断扩容倍数值是否正常
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
}
this.loadFactor = loadFactor;
threshold = initialCapacity;
//子类的初始化钩子。没有实现的方法，给予子类继承实现其他操作。模板模式
//init();
}
看完之后我们可能会有疑问：为什么阈值在构造函数赋值会为16？有什么含义吗？为什么不是数组大小的0.75倍（12）？
还有这事？那我们看看接下来的首次扩容，来了解其原因。
3.2、首次扩容
总所周知，HashMap是在存值时开始扩容的，也就是说在构造函数执行完后，数组的大小还是一个默认值空对象的。那么在源码put方法中有这么一段代码。如果table为空，那么开始初始化数组。也就代表数组是在第一次存值时开始扩容的。那么第一次扩容时，扩容大小的size 是赋值给阈值（threshold）的，在首次扩容时正是传递了该参数。所以我们了解阈值在构造参数时做了一个承载数组大小的作用。
//如果table为空，那么初始化数组大小
if (table == EMPTY_TABLE) {
inflateTable(threshold);
}
再来看看扩容方法执行的步骤：
- 通过内部方法（三元表达式）判断是否大于最大值，并且判断是否小于1。范围在 1 < size < max。传递默认16得出16
- 计算阈值。当前扩容值*扩展因子 默认是16*0.75。这里做了三元判断，能够得出最大值为默认最大值（MAXIMUM_CAPACITY）+1。而目前是未超过最大值，故为12。
- 表格初始扩容为构造方法初始设置扩容值大小。 默认：16
/**
* 扩容table -- Inflates the table.
* @param toSize 大小
*/
private void inflateTable(int toSize) {
// Find a power of 2 >= toSize 计算值，三元的规约判断 计算
// 结果： 1 < n < Max 三种情况 所以首次扩容这里为16
int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
//计算最小值： 16 * 0.75 = 12 , 最大值 10亿 + 1 那么threshold首次扩容值就是12
threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
//表格以capacity大小进行初始化，这里capacity为16
table = new YiangHashMap.Entry[capacity];
}
通过以上扩容源码我们了解，阈值（threshold）虽然为数组大小的0.75，但在构造方法执行完成时，是为首次扩容大小的，而数组实际上是一个空数组。在首次扩容时，将扩容大小赋值给数组。然后将该值通过与负载因子计算得出阈值的。这也就诠释了上文“为什么阈值在构造函数赋值会为16？”这个问题。
总结：
HashMap的结构由单向链表 + 数组组成。扩容因子默认为0.75，数组初始容量默认为16，但实际存放大小（阈值）默认为12。最大扩容值为2^30。扩容是在首次存放键值入集合时开始，而不是在创建时就进行扩容。创建时只针对初始容量赋值给阈值做承载。并赋值对应的加载因子。且包含子类实现的钩子函数init（）。