HashMap概念
我们都知道，HashMap是集合框架下的Map的一个实现类，不是线程安全的，HashMap继承了AbstractMap类，实现了Map，Cloneable，Serializable接口。下面是源码：
publicclassHashMap<K,V>extendsAbstractMap<K,V>implementsMap<K,V>,Cloneable,Serializable{HashMap数据结构
从上图我们可以看出，HashMap底层数据结构是一个数组加链表的结构组成的（1.7及之前），JDK1.8之后是数组加链表加红黑树构成的，因为当链表长度超过8时，HashMap会尝试将链表转换为红黑树，就是为了方便进行查找，避免链表过长导致我们查询效率降低。（红黑树是一个自平衡的二叉树，不清楚的小伙伴可以自行学习一下）。
关于Node数组 table：如上图所示，我们的HashMap在底层维护了一个Node数组，table在第一次往HashMap中put元素的时候初始化。
如果HashMap初始化的时候没有指定容量，那么初始化table的时候会使用默认的DEFAULT_INITIAL_CAPACITY参数，也就是16，作为table初始化时的长度。
如果HashMap初始化的时候指定了容量，HashMap会把这个容量修改为2的幂次数，然后创建对应长度的table，为什么长度为2的幂，目的是为了提高效率，后面我们会说到。在table扩容时会翻倍。
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码
Node其实就是一个entry结点，没有什么特殊的方法，Node节点是一个HashMap中的内部类，HashMap将我们需要存储的数据存到node节点的value属性中，源代码如下
staticclassNode<K,V>implementsMap.Entry<K,V>{finalinthash;finalKkey;Vvalue;Node<K,V>next;Node(inthash,Kkey,Vvalue,Node<K,V>next){this.hash=hash;this.key=key;this.value=value;this.next=next;}publicfinalKgetKey(){returnkey;}publicfinalVgetValue(){returnvalue;}publicfinalStringtoString(){returnkey+"="+value;}publicfinalinthashCode(){returnObjects.hashCode(key)^Objects.hashCode(value);}publicfinalVsetValue(VnewValue){VoldValue=value;value=newValue;returnoldValue;}publicfinalbooleanequals(Objecto){if(o==this)returntrue;if(oinstanceofMap.Entry){Map.Entry<?,?>e=(Map.Entry<?,?>)o;if(Objects.equals(key,e.getKey())&&Objects.equals(value,e.getValue()))returntrue;}returnfalse;}}HashMap的容量，默认是16。
/***Thedefaultinitialcapacity-MUSTbeapoweroftwo.*/staticfinalintDEFAULT_INITIAL_CAPACITY=1<<4;//aka16
HashMap的添加节点（PUT）
当HashMap执行put操作时，会经过如下步骤：
对key进行hash值计算
首先我们可以看到，调用了putVal()方法，传入的我们的key的hash值
publicVput(Kkey,Vvalue){returnputVal(hash(key),key,value,false,true);}我们看一下这个hash(key)方法里面是什么
staticfinalinthash(Objectkey){inth;return(key==null)?0:(h=key.hashCode())^(h>>>16);}这里我们可以看到，对key的hashcode进行了运算，将hashcode左移16位以后与原来的hashcode进行异或运算，最终得到我们在hashMap中的Hash值，这样做的目的是什么呢？主要是为了让key的hashcode高16位也参与运算，降低hash碰撞的概率。
将数据存入Map中
/***实现Map.put及相关方法*参数：*hash–密钥的散列*钥匙——钥匙*value–要放置的值*onlyIfAbsent–如果为真，则不更改现有值*evict–如果为false，则表处于创建模式。*返回：*以前的值，如果没有，则为null*/finalVputVal(inthash,Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent,booleanevict){Node<K,V>[]tab;Node<K,V>p;intn,i;//如果table数组为空，那么调用resize()方法if((tab=table)==null||(n=tab.length)==0)n=(tab=resize()).length;if((p=tab[i=(n-1)&hash])==null)tab[i]=newNode(hash,key,value,null);else{Node<K,V>e;Kk;if(p.hash==hash&&((k=p.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))e=p;elseif(pinstanceofTreeNode)e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this,tab,hash,key,value);else{for(intbinCount=0;;++binCount){if((e=p.next)==null){p.next=newNode(hash,key,value,null);if(binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1)//-1for1sttreeifyBin(tab,hash);break;}if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))break;p=e;}}if(e!=null){//existingmappingforkeyVoldValue=e.value;if(!onlyIfAbsent||oldValue==null)e.value=value;afterNodeAccess(e);returnoldValue;}}++modCount;if(++size>threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);returnnull;}我们可以看到，当table数组为空时，调用了resize()方法，所以我们可以知道，当我们new一个hashmap出来时，这个时候table其实是空的，只有当向这个hashmap中赋值的时候才会初始化table为长度16的数组，我们来看resize()方法源码：
finalNode<K,V>[]resize(){Node<K,V>[]oldTab=table;intoldCap=(oldTab==null)?0:oldTab.length;intoldThr=threshold;intnewCap,newThr=0;if(oldCap>0){if(oldCap>=MAXIMUM_CAPACITY){threshold=Integer.MAX_VALUE;returnoldTab;}elseif((newCap=oldCap<<1)<MAXIMUM_CAPACITY&&oldCap>=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr=oldThr<<1;//doublethreshold}elseif(oldThr>0)//initialcapacitywasplacedinthresholdnewCap=oldThr;else{//zeroinitialthresholdsignifiesusingdefaultsnewCap=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr=(int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR*DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}if(newThr==0){floatft=(float)newCap*loadFactor;newThr=(newCap<MAXIMUM_CAPACITY&&ft<(float)MAXIMUM_CAPACITY?(int)ft:Integer.MAX_VALUE);}threshold=newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[]newTab=(Node<K,V>[])newNode[newCap];table=newTab;if(oldTab!=null){for(intj=0;j<oldCap;++j){Node<K,V>e;if((e=oldTab[j])!=null){oldTab[j]=null;if(e.next==null)newTab[e.hash&(newCap-1)]=e;elseif(einstanceofTreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this,newTab,j,oldCap);else{//preserveorderNode<K,V>loHead=null,loTail=null;Node<K,V>hiHead=null,hiTail=null;Node<K,V>next;do{next=e.next;if((e.hash&oldCap)==0){if(loTail==null)loHead=e;elseloTail.next=e;loTail=e;}else{if(hiTail==null)hiHead=e;elsehiTail.next=e;hiTail=e;}}while((e=next)!=null);if(loTail!=null){loTail.next=null;newTab[j]=loHead;}if(hiTail!=null){hiTail.next=null;newTab[j+oldCap]=hiHead;}}}}}returnnewTab;}要看懂这段源码，首先我们要知道几个变量的含义：
table：表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。threshold：要调整大小的下一个大小值（容量*负载因子）MAXIMUM_CAPACITY：最大容量，必须是2的幂<=1<<30。DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：默认初始容量-必须是2的幂。默认为16DEFAULT_LOAD_FACTOR：在构造函数中未指定时使用的负载因子。默认为0.75f
当第一次put值之前，由于table为null，这个时候就会执行下面这个部分的代码，给table赋初始值，如果我们new hashMap时不指定容量，那么就会给table初始化为16。
else{//zeroinitialthresholdsignifiesusingdefaultsnewCap=DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr=(int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR*DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}......threshold=newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[]newTab=(Node<K,V>[])newNode[newCap];table=newTab;然后我们先不看其他部分代码，回到putVal()方法继续看，下面一个判断中有一句代码
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码0
我们从上面可以知道，n是table数组的长度，此处将n-1与之前计算出来的hash值进行与运算求下标，然后将table[i]赋值给p，其实相当于一个求余的操作，这也是为什么table长度必须是2的幂次的原因：（n-1）& hash 相当于 n % hash，这样的目的是什么呢？因为求余操作很耗时，而这个操作在hashMap中使用很频繁（取值、put、扩容等等都会用到），所以对性能是有一定消耗的，而位运算速度比求余操作快的多，所以使用&运算替代求余操作。
然后我们看到，这里新建了一个node，赋值给了tab[i]，这里其实是当这个table上正好没有数据的时候的操作。当计算出的下标有值的时候，进行了如下操作：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码1
1、判断table[i]的hash值是否和put进入的hash值相等并且key值一致，此处比较用了equals，这也是为什么阿里巴巴开发手册上面说重写hash方法必须重写equals方法的一部分原因。
如果相等就直接将p赋值给e（e其实是我们需要在map中修改的node节点，在最后的时候进行替换原来的node）；
2、如果p是一个TreeNode节点，代表其是一个红黑树，就调用putTreeVal()，就是putVal 的树版本，这里不进行详细解释，有需要的小伙伴可以自行阅读源码。
3、其他情况下：遍历node链表，如果遇到和插入的节点key值一样的话就直接break；若没有一样的就将其放到链表最后面，然后需要进行判断，链表长度是否大于等于8，如果大于8，则调用treeifyBin(tab, hash);方法，尝试将node链表转化为红黑树。为什么说是尝试呢？我们看一下源码：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码2
MIN_TREEIFY_CAPACITY：可以将 bin 树化的最小表容量；为64可以看到，如果table长度没有超过MIN_TREEIFY_CAPACITY，也就是64，就会调用resize()方法（ps：又是resize方法...），否则就会将链表转换为红黑树（后面的判断是确定该table下标不是空的才进行转换）。我们接下来来看resize方法
然后就是执行的我们之前跳过的部分代码了，首先我们看这段代码：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码3
oldCap是数字长度，如果数组长度超过MAXIMUM_CAPACITY，也就是2x10的29次方，将threshold赋值为Integer.MAX_VALUE，这明显平常我们用的时候不可能出现这种情况。所以这段我们不用看，然后下一个判断，如果oldCap*2小于2x10的29次方并且大于16，则将容量翻倍。然后我们看下面代码：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码4
以上这些代码都是将原table中的所有node节点，经过重新进行散列，放入扩容后的newTab中。具体计算如下：
正常情况下，计算节点在table中的下标的方法是：hash&(oldTable.length-1)，扩容之后，table长度翻倍，计算table下标的方法是hash&(newTable.length-1)，也就是hash&(oldTable.length*2-1)，于是我们有了这样的结论：这新旧两次计算下标的结果，要不然就相同，要不然就是新下标等于旧下标加上旧数组的长度。
假设table原长度是16，扩容后长度32，那么一个hash值在扩容前后的table计算下标：
hash值的每个二进制位用abcde来表示，那么，hash和新旧table按位与的结果，最后4位显然是相同的，唯一可能出现的区别就在第5位，也就是hash值的b所在的那一位，如果b所在的那一位是0，那么新table按位与的结果和旧table的结果就相同，反之如果b所在的那一位是1，则新table按位与的结果就比旧table的结果多了10000（二进制），而这个二进制10000就是旧table的长度16。所以，扩容后重新进行散列算法后，原本的节点会根据hash值的第五位为0还是1来得出新的table下标（要么是原来的下标不变，要么是原来下标值+原table长度），从而使长的链表被分散为两个链表，这样链表长度就变短了，这也是之前变红黑树的时候重新散列的原因。
然后我们接下来继续回到主方法（putVal）中：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码5
这里有一个判断e是否为空，通过之前的代码我们可以知道，当我们存在重复的node的时候，e才不为空，否则我们都是将其放到链表最后面的，同时是将e赋值为null的。所以这里还有一个需要注意的就是：
onlyIfAbsent： 如果为真，则不更改现有值
这个参数数之前传入的，默认为false，不清楚的小伙伴可以回去看最外层的put方法中调用putVal()那句。到此，我们的put方法算是讲完了。接下来是get方法
喝口水缓缓..
HashMap的查找节点（GET）
其实get方法没什么好说的，就是取hash，找位置，返回值就可以了，代码如下：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码6
这里调用了hash(key)，和put方法中一样，就不说了，然后是getNode()方法，我们点进去看一下：
/***表，在第一次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度始终是2的幂。（我们*还在某些操作中容忍长度为零，以允许当前不需要的引导机制。）**/transientNode<K,V>[]table;复制代码7
流程如下：根据hash值，计算出table中的下标，找到第一个节点，判断是不是，如果是就直接饭后，否则判断是否还有下级节点，然后判断是树节点还是链表，根据情况选择不同的方法便利查找，从第一个依次向下找，找到以后就返回。如果最后没找到，就返回null。至此get方法结束。
总结
什么时候会进行扩容？
其实扩容就是resize方法实现的，有两种情况会出现扩容，一个是当put一个节点以后，table数组长度超过阈值，也就是table长度*负载因子，另一个是当链表长度超过8并且table长度小于64的时候，会通过扩容重新散列减小链表长度。
为什么计算hash值要将key的hashcode右移16位后再和本身进行异或运算？
因为key值的hashcode是32位的，而我们数组最大长度是Integer.MaxValue，是16位的，所以实际参与运算最多是16位的数据，进行异或运算为了让key值的hsahcode高16位也进行运算，减少hash碰撞概率。
为什么table长度必须是2的幂次？
首先我们要知道一个数学知识：如果n是2的幂次数，那么（n-1）& hash 相当于 n % hash。因为求余操作很耗时，而这个操作在hashMap中使用很频繁（取值、put、扩容等等都会用到），所以对性能是有一定消耗的，而位运算速度比求余操作快的多，所以使用&运算替代求余操作。