先简单介绍一下
HashMap在JDK1.8之前的实现方式 数组+链表,
但是在JDK1.8后对HashMap进行了底层优化,改为了由 数组+链表+红黑树实现,主要的目的是提高查找效率。
JDK版本实现方式节点数>=8节点数<=61.8以前数组+单向链表数组+单向链表数组+单向链表1.8以后数组+单向链表+红黑树数组+红黑树数组+单向链表
先来看看HashMap在Map这个大家族中的位置。
上图中，白色部分是接口，黄色部分是要重点了解的，最好是看一遍源码，绿色部分已经过时，不常用了，但是面试中可能会问到。这里先简单的说一下这几个Map，TreeMap是基于树的实现，HashMap，HashTable，ConcurrentHashMap是基于hash表的实现，下文我们会介绍hash表。HashTable和HashMap在代码实现上，基本上是一样的，和Vector与Arraylist的区别大体上差不多，一个是线程安全的，一个非线程安全，忘记了的朋友可以去看这篇文章，传送门：Arraylist与Vector的区别。ConcurrentHashMap也是线程安全的，但性能比HashTable好很多，HashTable是锁整个Map对象，而ConcurrentHashMap是锁Map的部分结构，LinkedHashMap后续会单独开文讲解。
Map其实很简单，就是一个key，对应一个value。本章我们重点了解HashMap，话不多说，上代码：
执行构造函数，当我们看到这个new，第一反应应该是这货又在堆内存里开辟了一块空间。
构造函数如下：
似乎简单，就是初始化了一个负载因子
负载因子默认为0.75f，这个负载因子后续会详说。
嘿嘿，又看到了传说中的数组，数组里原对象是Node，来看一下Node是什么鬼
其实很简单，一些属性，一个key，一个value，用来保存我们往Map里放入的数据，next用来标记Node节点的下一个元素。目前还没有任何代码用到Node，我们只能从成员变量入手了
这两个就不多说了吧，一个是逻辑长度，一个是修改次数，ArrayList，LinkedList也有这两个属性，老规矩，我们来画一画
HashMap我们就初始化好了，成员变量table数组默认为null，size默认为0，负载因子为0.75f，初始化完成，往里添加元素，来看一下put的源码
就一行代码，调用了putVal方法，其中key是传进来的“cjdqz”这个字符串对象，value是“cjdqz”这个Person对象，调用了一个方法hash()，再看一下
看到了熟悉的hashCode，我们在前面的文章里已经强调过很多次了，重写equals方法的时候，一定要重写hashCode方法，因为key是基于hashCode来处理的。继续看putVal方法
resize方法比较复杂，这儿就不完全贴出来了，当放入第一个元素时，会触发resize方法的以下关键代码
再看这个DEFAULT_INITIAL_CAPACITY是什么东东
又是传说中的移位运算符，1 << 4 其实就是相当于16。
恩，这句是关键，当我们放入第一个元素时，如果底层数组还是null，系统会初始化一个长度为16的Node数组，像极了ArrayList的初始化。
最后返回new出来的数组，继续画图，由于篇幅有限，下图中省略了部分数组内容，注意，虽然数组长度为16，但逻辑长度size依然是0
继续执行下图中putVal方法里的红框内容
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null);这段代码初学者可能看起来比较费劲，我们重写一下以便初学者能更好的理解，这两段代码等同，下面是重写后的代码，清晰了很多
i = (n - 1) & hash;//hash是传过来的，其中n是底层数组的长度，用&运算符计算出i的值 p = tab[i];//用计算出来的i的值作为下标从数组中元素if(p == null){//如果这个元素为null，用key,value构造一个Node对象放入数组下标为i的位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null);}这个hash值是字符串“cjdqz”这个对象的hashCode方法与hashMap提供hash()方法共同计算出来的结果，其中n是数组的长度，目前数组长度为16，不管这个hash的值是多少，经过(n - 1) & hash计算出来的i 的值一定在n-1之间。刚好是底层数组的合法下标，用i这个下标值去底层数组里去取值，如果为null，创建一个Node放到数组下标为i的位置。这里的“cjdqz”计算出来的i的值为2，继续画图
继续添加元素“热心的绿茶”，“友好的西牛”，“xsdgq”，一切正常，key：“热心的绿茶”经过(n - 1) & hash算出来在数组下标位置为1，“友好的西牛”为7，“xsdgq”为9，添加完成后如下图
上图更趋近于堆内存中的样子，但看起来比较复杂，我们简化一下
上图是简化后的堆内存图。继续往里添加“快乐的秋天”，通过(n - 1) & hash计算“快乐的秋天”这个key时计算出来的下标值是1，而数组下标1这个位置目前已经被“热心的绿茶”给占了，产生了冲突。相信大家在看本文的过程中也有这样的疑惑，万一计算出来的下标值i重了怎么办？我们来看一看HashMap是怎么解决冲突的。
上图中红框里就是冲突的处理，这一句是关键
p.next = newNode(hash, key, value, null);也就是说new一个新的Node对象并把当前Node的next引用指向该对象，也就是说原来该位置上只有一个元素对象，现在转成了单向链表，继续画图
继续添加其它元素，添加完成后如下
到这里，我们的元素就添加完了。我们debug看一下
大框里的内容是链表的体现，小框里的内容是单元素的体现。
红框中还有两行比较重要的代码
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) //当binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1 treeifyBin(tab, hash);//把链表转化为红黑树再看看TREEIFY_THRESHOLD的值
当链表长度到8时，将链表转化为红黑树来处理，由于树相关的内容本专栏还未讲解，红黑树的内容这里就不深入了。树在内存中的样子我们还是画个图简单的了解一下
在JDK1.7及以前的版本中，HashMap里是没有红黑树的实现的，在JDK1.8中加入了红黑树是为了防止哈希表碰撞攻击，当链表链长度为8时，及时转成红黑树，提高map的效率。在面试过程中，能说出这一点，面试官会对你加分不少。
注：本章所讲的 移位运算符（如：“<<”）、 位运算符（如：“&”）， 红黑树、 哈希表碰撞攻击等，这里不做详解，大家有兴趣的话请在评论区留言，响应的人多的话，会单独开文讲解。思考下面代码：
hash方法的实现：
在put放入元素时，HashMap又自己写了一个hash方法来计算hash值，大家想想看，为什么不用key本身的hashCode方法，而是又处理了一下？
本文到这里先告一个段落，先做一个小结。
HashMap的最底层是数组来实现的，数组里的元素可能为null，也有可能是单个对象，还有可能是单向链表或是红黑树。
文中的resize在底层数组为null的时候会初始化一个数组，不为null的情况下会去扩容底层数组，并会重排底层数组里的元素。
本文内容「作者：清浅池塘」和「原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/28501879」