之前瞭解過Java併發編程實戰——併發容器之ConcurrentHashMap(JDK 1.8版本)，其實已經對HashMap做了一個大致的瞭解，這裏我們來解釋一下HashMap一些相關的問題。
Java8 ConcurrentHashMap結構基本上和Java8的HashMap一樣，使用synchronized+CAS來保證線程安全性。
1. HashMap 初始大小爲何是 16？
每當插入一個元素時，我們都需要計算該值在數組中的位置，即p = tab[i = (n - 1) & hash]（重點在於&運算）。
當 n = 16 時，n - 1 = 15，二進制爲 1111，這時和 hash 作與運算時，元素的位置完全取決與 hash 的大小。
倘若不是 16，如 n = 10，n - 1 = 9，二進制爲 1001，這時作與運算，很容易出現重複值，如 1101 & 1001，1011 & 1001，1111 & 1001，結果都是一樣的，所以選擇 16 以及每次擴容都乘以二的原因也可想而知了。
2. 懶加載
我們在 HashMap 的構造函數中可以發現，哈希表 Node[] table 並沒有在一開始就完成初始化；觀察 put 方法可以發現：
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
當發現哈希表爲空或者長度爲 0 時，會使用 resize 方法進行初始化，這裏很顯然運用了 lazy-load 原則，當哈希表被首次使用時，才進行初始化。
3. 樹化
Java8 中，HashMap 最大的變動就是增加了樹化處理，當鏈表中元素大於等於 8，這時有可能將鏈表改造爲紅黑樹的數據結構，爲什麼我這裏說可能呢?
final void treeifyBin(HashMap.Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; HashMap.Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
//......
}
我們可以觀察樹化處理的方法 treeifyBin，發現當tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY爲 true 時，只會進行擴容處理，而沒有進行樹化；MIN_TREEIFY_CAPACITY 規定了 HashMap 可以樹化的最小表容量爲 64，這是因爲當一開始哈希表容量較小是，哈希碰撞的機率會比較大，而這個時候出現長鏈表的可能性會稍微大一些，這種原因下產生的長鏈表，我們應該優先選擇擴容而避免這類不必要的樹化。
那麼，HashMap 爲什麼要進行樹化呢？我們都知道，鏈表的查詢效率大大低於數組，而當過多的元素連成鏈表，會大大降低查詢存取的性能；同時，這也涉及到了一個安全問題，一些代碼可以利用能夠造成哈希衝突的數據對系統進行攻擊，這會導致服務端 CPU 被大量佔用。
4. 擴容resize()
擴容方法同樣是 HashMap 中十分核心的方法，同時也是比較耗性能的操作。
我們都知道數組是無法自動擴容的，所以我們需要重新計算新的容量，創建新的數組，並將所有元素拷貝到新數組中，並釋放舊數組的數據。
與以往不同的是，Java8 規定了 HashMap 每次擴容都爲之前的兩倍（n*2），也正是因爲如此，每個元素在數組中的新的索引位置只可能是兩種情況，一種爲不變，一種爲原位置 + 擴容長度（即偏移值爲擴容長度大小）；
5. get(Object key)方法
final HashMap.Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
HashMap.Node<K,V>[] tab; HashMap.Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
//檢查當前位置的第一個元素，如果正好是該元素，則直接返回
if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
//否則檢查是否爲樹節點，則調用 getTreeNode 方法獲取樹節點
if (first instanceof HashMap.TreeNode)
return ((HashMap.TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
//遍歷整個鏈表，尋找目標元素
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
主要就四步：
- 哈希表是否爲空或者目標位置是否存在元素
- 是否爲第一個元素
- 如果是樹節點，尋找目標樹節點
- 如果是鏈表結點，遍歷鏈表尋找目標結點
總結：面試時如何介紹HashMap呢？
HashMap簡單的來說，就是用的底層數組+鏈表或者紅黑樹的形式實現的。單鏈表和紅黑樹之間的轉換條件是，底層數組容量大於64的時候並且單鏈表長度大於8的時候，這樣就可以進行一個轉換。因爲在底層數組長度比較小的時候，Hash衝突會比較頻繁，更可能出現長鏈表，這時候會優先考慮擴容而不是樹化。
對於擴容來說。初始時候，採用一個懶加載的方式初始化底層數組，也就是對於數組有實際操作的時候才進行初始化，這個初始化默認長度是16。對於這個數組，有負載因子默認是0.75，當哈希桶佔用量超過負載因子乘以底層數組長度的時候，就會進行一個二倍的擴容。進行二倍擴容的考慮是：對於每個元素，要麼就在當前的位置，要麼就是當前位置+擴容長度的位置，非常好計算。