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HashMap總共給我們提供了三個構造器來創建HashMap對象。
1.無參構造函數public HashMap()：使用無參構造函數創建的hashmap對象，其默認容量爲16，默認的負載因子爲0.75。
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
它的設計可以說很巧妙，其基本思想是如果一個二進制數低位全是1，那麼這個數+1則肯定是一個2的冪次方數。舉個例子看一下：
3.另一個有參構造函數就是有參構造函數public HashMap(int initialCapacity),該構造函數和上一個構造函數唯一不同之處就是不能指定負載因子。
二、HashMap插入機制
1.插入方法源碼
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 初始化桶數組 table， table 被延遲到插入新數據時再進行初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 如果桶中不包含鍵值對節點引用，說明當前數組下標下不存在任何數據，則將新鍵值對節點的引用存入桶中即可
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
//如果hash相等，並且equals方法返回true，這說明key相同，此時直接替換value即可，並且返回原值
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//如果第一個節點是樹節點，則調用putTreeVal方法，將當前值放入紅黑樹中
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果第一個節點不是樹節點，則說明還是鏈表節點，則開始遍歷鏈表，將值存儲到鏈表合適的位置
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//如果遍歷到了鏈接末尾，則創建鏈表節點，將數據存儲到鏈表結尾
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//判斷鏈表中節點樹是否超多了閾值8，如果超過了則將鏈表轉換爲紅黑樹（當然不一定會轉換，treeifyBin方法中還有判斷）
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果在鏈表中找到，完全相同的key，則直接替換value
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//e!=null說明只是遍歷到中間就break了，該種情況就是在鏈表中找到了完全相等的key,該if塊中就是對value的替換操作
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//加入value之後，更新size，如果超過閾值，則進行擴容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
2.插入流程圖
（1）在put一個k-v時，首先調用hash()方法來計算key的hashcode,而在hashmap中並不是簡單的調用key的hashcode求出一個哈希碼，還用到了擾動函數來降低哈希衝突。源碼如下：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
至於爲什麼能夠降低衝突呢，我們可以看看作者對hash方法的註釋：
Computes key.hashCode() and spreads (XORs) higher bits of hash to lower.Because the table uses power-of-two masking,sets of hashes that vary only in bits above the current mask will always collide.(Among known examples are sets of Float keys holding consecutive whole numbers in small tables.)So we apply a transform that spreads the impact of higher bits downward. There is a tradeoff between speed,utility, and quality of bit-spreading.Because many common sets of hashes are already reasonably distributed (so don’t benefit from spreading),and because we use trees to handle large sets of collisions in bins,we just XOR some shifted bits in the cheapest possible way to reduce systematic lossage,as well as to incorporate impact of the highest bits that would otherwise never be used in index calculations because of table bounds.
從註釋中我們可以得出，作者進行高位向低位散播的原因是：由於hashmap在計算bucket下標時，計算方法爲hash&n-1,n是一個2的冪次方數，因此hash&n-1正好取出了hash的低位，比如n是16，那麼hash&n-1取出的是hash的低四位，那麼如果多個hash的低四位正好完全相等，這就導致了always collide（衝突），即使hash不同。因此將高位向低位散播，讓高位也參與到計算中，從而降低衝突，讓數據存儲的更加散列。
（2）在計算出hash之後之後，調用putVal方法進行key-value的存儲操作。在putVal方法中首先需要判斷table是否被初始化了（因爲hashmap是延遲初始化的，並不會在創建對象的時候初始化table），如果table還沒有初始化，則通過resize方法進行擴容。
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
（3）通過(n-1)&hash計算出當前key所在的bucket下標，如果當前table中當前下標中還沒有存儲數據，則創建一個鏈表節點直接將當前k-v存儲在該下標的位置。
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
（4）如果table下標處已經存在數據，則首先判斷當前key是否和下標處存儲的key完全相等，如果相等則直接替換value，並將原有value返回，否則繼續遍歷鏈表或者存儲到紅黑樹。
if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
（5）當前下標處的節點是樹節點，則直接存儲到紅黑樹中
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
（6）如果不是紅黑樹，則遍歷鏈表，如果在遍歷鏈表的過程中，找到相等的key，則替換value，如果沒有相等的key，就將節點存儲到鏈表尾部（jdk8中採用的是尾插法），並檢查當前鏈表中的節點樹是否超過了閾值8，如果超過了8，則通過調用treeifyBin方法將鏈表轉化爲紅黑樹。
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
（7）將數據存儲完成之後，需要判斷當前hashmap的大小是否超過擴容閾值Cap*load_fact,如果大於閾值，則調用resize()方法進行擴容。
f (++size > threshold)
resize();
HashMap在擴容後的容量爲原容量的2倍，起基本機制是創建一個2倍容量的table，然後將數據轉存到新的散列表中，並返回新的散列表。和jdk1.7中不同的是，jdk1.8中多轉存進行了優化，可以不再需要重新計算bucket下標，其實現源碼如下：
從源碼中我們可以看出，如果一個key hash和原容量oldCap按位與運算結果爲0，則擴容前的bucket下標和擴容後的bucket下標相等，否則擴容後的bucket下標是原下標加上oldCap。
使用的基本原理總結如下：
1、如果一個數m和一個2的冪次方數n進行按位與運算不等於0，則有：m&(n2-1)=m&(n-1)+n理解：一個2的冪次方數n，在二進制中只有一位爲1（假設第k位是1），其他位均爲0，那個如果一個數m和n進行按位與運算結果爲0的話，則說明m的二進制第k位肯定爲0，那麼m的前n位和前n-1位所表示的值肯定是相等的。
2、如果一個數m和一個2的冪次方數n進行按位與運算等於0，則有：m&(n2-1)=m&(n-1)理解：一個2的冪次方數n，在二進制中只有一位爲1（假設第k位是1），其他位均爲0，那個如果一個數m和n進行按位與運算結果不爲0的話，則說明m的二進制第k位肯定爲1，那麼m的前n位和前n-1位所表示的值的差恰好是第k位上的1所表示的數，二這個數正好是n。另外，歡迎關注公衆號Java筆記蝦，後臺回覆“後端面試”，送你一份面試題寶典！
原理圖：
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