何為HashMap:HashMap是常用的數據結構，由數組和鏈表組合構成，可理解為鏈表構成的數組（注：jdk1.8之后如果鏈表長度達到閾值（默認為8），就會更改使用紅黑樹）

1.紅黑樹相關關鍵參數

//一個桶的樹化閾值 //當桶中元素個數超過這個值時，需要使用紅黑樹節點替換鏈表節點 //這個值必須為 8，要不然頻繁轉換效率也不高 static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;想知道為何為8？//一個樹的鏈表還原閾值 //當擴容時，桶中元素個數小于這個值，就會把樹形的桶元素還原為鏈表結構 //這個值應該比上面那個小，至少為 6，避免頻繁轉換 static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;//哈希表的最小樹形化容量 //當哈希表中的容量大于這個值時，表中的桶才能進行樹形化 //否則桶內元素太多時會擴容，而不是樹形化 //為了避免進行擴容、樹形化選擇的沖突，這個值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;//當多個bin被映射到同一個桶時，如果這個桶中bin的數量小于TREEIFY_THRESHOLD（8）當然不會轉化成樹形結構存儲；如果這個桶中bin的數量大于了 TREEIFY_THRESHOLD（8） ，但是capacity小于MIN_TREEIFY_CAPACITY （64）則依然使用鏈表結構進行存儲，此時會對HashMap進行擴容；如果capacity大于了MIN_TREEIFY_CAPACITY （64），則會進行樹化。

這里為何NTREEIFY_THRESHOLD = 6，而TREEIFY_THRESHOLD = 8，也是有依據的。

2.桶的樹形化 treeifyBin()

/*** Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless* table is too small, in which case resizes instead.*///將桶內所有的鏈表節點替換成紅黑樹節點final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;//若當前哈希表為空，或者數組table的長度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY時，進行resize()，//這里需要注意兩點：1.resize()中包括初始賦值，也包括擴容// 2.從源碼中可以看出，hashMap不是有一個鏈表達到TREEIFY_THRESHOLD就會馬上進行紅黑樹轉換，在執行樹形化之前，會先檢查數組長度，如果長度小于64，則對數組進行擴容，而不是進行樹形化。這是一定要注意的if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize();//否則進行樹化else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;do {TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);if (tl == null)hd = p;else {p.prev = tl;tl.next = p;}tl = p;} while ((e = e.next) != null);if ((tab[index] = hd) != null)hd.treeify(tab);}}TreeNode<K,V> replacementTreeNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {return new TreeNode<>(p.hash, p.key, p.value, next);}

table發生擴容的時候有兩種情況：

一種是元素達到閥值了,即（Capacity：HashMap當前長度*LoadFactor：負載因子，默認值0.75f）。 一種是HashMap準備樹形化但又發現數組太短（小于MIN_TREEIFY_CAPACITY），這兩種情況均可能發生擴容。這種情況樹形化其實是治標不治本。

3.紅黑樹中添加元素 putTreeVal()

在添加時，如果一個桶中已經是紅黑樹結構，就要調用紅黑樹的添加元素方法 putTreeVal()。

4. 紅黑樹中查找元素 getTreeNode()

public V get(Object key) {Node<K,V> e;return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; }

5.樹形結構修剪 split()

HashMap 中， resize() 方法的作用就是初始化或者擴容哈希表。當擴容時，如果當前桶中元素結構是紅黑樹，并且元素個數小于鏈表還原閾值 UNTREEIFY_THRESHOLD （默認為 6），就會把桶中的樹形結構縮小或者直接還原（切分）為鏈表結構，調用的就是 split():

6.jdk1.7的頭插法（Entry）和jdk1.8（Node）的尾插法

hashmap在java8之前是頭插法：新來的值會插入到舊值的前面，新值的內存地址成為tableb表的值，原有的值就順推到鏈表中去。java8之后使用的是尾插法：新來的值插到鏈表后面。但是頭插法在并發的情況下，會引發死循環。因為我們都知道，hashmap再達到一定的容量時，會引起HashMap容器的擴容resize()，擴容后就會rehash(),為什么要重新Hash呢？因為長度擴大以后，Hash的規則也隨之改變， hash公式：index = HashCode（Key） & （Length - 1）。而就是再rehash這個過程中，如果有多個并發線程進行rehash，就有可能造成rehash后的鏈表中存在環，（形成環的根本原因：就是使用了單鏈表的頭插入方式，同一位置上新元素總會被放在鏈表的頭部位置，在舊數組中同一條Entry鏈上的元素，通過重新計算索引位置后，有可能被放到了新數組的不同位置上，如下）

當下一次要在這個鏈表中找一個不存在的值時，就會形成死循環，所以jdk1.8之后就使用了尾插法，但是，即使是這樣，hashmap還是線程不安全的，如果要解決這個問題，考慮ConcurrentHashMap.這篇大佬的文章對JDK1.7Rehash()形成環的過程講得較明白（個人認為）而JDK1.8之后，鏈表有紅黑樹的部分，但鏈表過程時，轉換成紅黑樹，將原本O(n)的時間復雜度降低到了O(logn)。JDK1.8采取的尾插法在擴容時會保持鏈表元素原本的順序，不會出現鏈表成環的問題，原因是擴容轉移后前后鏈表順序不變（JDK1.7擴容轉移后前后鏈表順序倒置，在轉移過程中修改了原來鏈表中節點的引用關系。）

7.hashmap的默認初始化長度：16

默認情況下HashMap的容量是16，但是，如果用戶通過構造函數指定了一個數字作為容量，那么Hash會選擇大于該數字的第一個2的冪作為容量。(3->4、7->8、9->16)，這樣做的最終目的就是：只要輸入的HashCode本身分布均勻，Hash算法的結果就是均勻的，可以減少哈希碰撞，實現均勻分布。同時位運算是直接在內存中進行的，效率比取模運算高太多了
原代碼中有如下：

//該方法原理就是返回元素所在的桶的位置 static int indexFor(int h, int length) {return h & (length-1); }

原理：X % 2^n = X & (2^n – 1)
如下例子：

6 % 8 = 6 ，6 & 7 = 6 10 % 8 = 2 ，10 & 7 = 2

這篇文章寫得太好了

8.JDK1.8 putVal()方法

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//判斷當前桶是否為空，空的就需要初始化（resize 中會判斷是否進行初始化）if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//根據當前 key 的 hashcode 定位到具體的桶中并判斷是否為空，為空表明沒有 Hash 沖突就直接在當前位置創建一個新桶即可。if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;//如果當前桶有值（ Hash 沖突），那么就要比較當前桶中的 key、key 的 hashcode 與寫入的 key 是否相等，相等就賦值給 e,在第 8 步的時候會統一進行賦值及返回。if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;//如果當前桶為紅黑樹，那就要按照紅黑樹的方式寫入數據。else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果是個鏈表，就需要將當前的 key、value 封裝成一個新節點寫入到當前桶的后面（形成鏈表）for (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);//接著判斷當前鏈表的大小是否大于預設的閾值，大于時就要轉換為紅黑樹。if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}//如果在遍歷過程中找到 key 相同時直接退出遍歷。if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}//如果 e != null 就相當于存在相同的 key,那就需要將值覆蓋。if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;//最后判斷是否需要進行擴容。if (++size > threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}

9.JDK1.8 get()方法

public V get(Object key) {Node<K,V> e;//首先將 key hash 之后取得所定位的桶,如果桶為空則直接返回 null 。return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;}final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {//否則判斷桶的第一個位置(有可能是鏈表、紅黑樹)的 key 是否為查詢的 key，是就直接返回 value。if (first.hash == hash && // always check first node((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return first;//如果第一個不匹配，則判斷它的下一個是否為空，若不為空，再判斷是紅黑樹還是鏈表。if ((e = first.next) != null) {//紅黑樹就按照樹的查找方式返回值。if (first instanceof TreeNode)return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);do {//不然就按照鏈表的方式遍歷匹配返回值。if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;} while ((e = e.next) != null);}}return null;}

8.解決hashmap的線程不安全

使用hashTable或者ConcurrentHashMap，但是因為hashtable并發度的原因基本上沒啥使用場景了（hashtable的解決方法比較粗暴，直接在方法上鎖，并發度很低，最多同時允許一個線程訪問），所以主流都是使用ConcurrentHashMap。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的HashMap（Java）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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