jdk8的HashMap是桶+鏈表+紅黑樹實現(xiàn)的，由于加入了紅黑樹以及其他優(yōu)化，HashMap的插入查找的性能提高了很多。 HashMap最多只允許一條記錄的鍵為null，允許多條記錄的值為null，HashMap非線程安全。
得到hash值
存入時，對key使用hashcode方法獲得哈希值ha，再把這個哈希值取高位和ha異
或運算得到hash，然后hash和（桶值-1）與運算代替效率低的取模運算，得到存 儲位置的下標。
static final int hash(Object key) {
int h;
// h = key.hashCode() 為第一步 取hashCode值
// h ^ (h >>> 16) 為第二步 高位參與異或運算
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
put操作：
如果這個位置沒有元素，直接放入，否則判斷是鏈表還是紅黑樹再分別處理，若是鏈表的話，判斷插入后結點個數是否超過閾值，超過就變?yōu)榧t黑樹。在插入過程中如果發(fā)現(xiàn)key相同就覆蓋。
public V put(K key, V value) {
// 對key的hashCode()做hash
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;
// 步驟①：tab為空則創(chuàng)建
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 步驟②：計算index，并對null做處理
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// 步驟③：節(jié)點key存在，直接覆蓋value
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 步驟④：判斷該鏈為紅黑樹
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 步驟⑤：該鏈為鏈表
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key,value,null);
//鏈表長度大于8轉換為紅黑樹進行處理
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// key已經存在直接覆蓋value
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
// 步驟⑥：超過最大容量 就擴容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
擴容：
擴容就是重新計算容量，向HashMap對象里不停的添加元素，而HashMap對象內部的數組無法裝載更多的元素時，對象就需要擴大數組的長度，以便能裝入更多的元素，方法是使用一個新的數組代替已有的容量小的數組。
Node[] table的初始化長度length(默認值是16)，Load factor為負載因子(默認值是0.75)，threshold是HashMap所能容納的最大數據量的Node(鍵值對)個數。threshold = length * Load factor。也就是說，在數組定義好長度之后，負載因子越大，所能容納的鍵值對個數越多。
結合負載因子的定義公式可知，threshold就是在此Load factor和length(數組長度)對應下允許的最大元素數目，超過這個數目就重新resize(擴容)，擴容后的HashMap容量是之前容量的兩倍。
我們在擴充HashMap遷移舊鏈表的時候，JDK1.7的實現(xiàn)是重新計算hash，但是由于容量是二次冪的擴大，重新計算位置還是hash和（n-1）與運算，得到的結果實際上要么是和原來索引一樣，要么就是原索引再移動2次冪的位置，所以JDK8做了優(yōu)化只需要看看原來的hash值新增的那個bit是1還是0就好了，是0的話索引沒變，是1的話索引變成“原索引+oldCap”。JDK8的hashmap不會像之前那樣舊鏈表遷移新鏈表的時候，如果在新表的數組索引位置相同，鏈表元素會倒置，JDK8是不會倒置的。
resize源碼：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
// 超過最大值就不再擴充了，就只好隨你碰撞去吧
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 沒超過最大值，就擴充為原來的2倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 計算新的resize上限
if (newThr == 0) {
float ft = (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>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
// 把每個bucket都移動到新的buckets中
for (int j = 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;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // 鏈表優(yōu)化重hash的代碼塊
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
// 原索引
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 原索引放到bucket里
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 原索引+oldCap放到bucket里
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
get方法：
public V get(Object key) {
Node e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
// 如果數組不等于空并且可以根據Hash值找到鍵值對在數組中的位置
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 總是先檢查第一個節(jié)點，找到則返回
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
// 如果是紅黑樹，則遍歷紅黑樹，取節(jié)點Value值
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
do {
// 如果是鏈表，則循環(huán)遍歷鏈表直到找到節(jié)點
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
final TreeNode getTreeNode(int h, Object k) {
return ((parent != null) ? root() : this).find(h, k, null);
}
final TreeNode find(int h, Object k, Class kc) {
TreeNode p = this;
do {
int ph, dir; K pk;
TreeNode pl = p.left, pr = p.right, q;
// 傳入的Hash值小于當前節(jié)點的Hash值，進入左節(jié)點
if ((ph = p.hash) > h)
p = pl;
// 大于當前節(jié)點Hash值，進入右節(jié)點
else if (ph < h)
p = pr;
// 傳入的Hash值與當前節(jié)點Hash值相等，并且Key相等，則返回當前節(jié)點
else if ((pk = p.key) == k || (k != null && k.equals(pk)))
return p;
// 如果左節(jié)點為Null，則進入右節(jié)點
else if (pl == null)
p = pr;
// 如果右節(jié)點為Null，則進入左節(jié)點
else if (pr == null)
p = pl;
// 如果是按照比較器排序，則通過比較器返回值決定進入左節(jié)點還是右節(jié)點
else if ((kc != null ||
(kc = comparableClassFor(k)) != null) &&
(dir = compareComparables(kc, k, pk)) != 0)
p = (dir < 0) ? pl : pr;
// 如果右節(jié)點找到此關鍵字，直接返回
else if ((q = pr.find(h, k, kc)) != null)
return q;
// 條件都不滿足，則進入左節(jié)點
else
p = pl;
} while (p != null);
return null;
}
關于線程安全：
HashMap是線程不安全的，不要在并發(fā)的環(huán)境中同時操作HashMap，建議使用ConcurrentHashMap。
ConcurrentHashMap的鎖分段技術
HashTable容器在競爭激烈的并發(fā)環(huán)境下表現(xiàn)出效率低下的原因，是因為所有訪問HashTable的線程都必須競爭同一把鎖，那假如容器里有多把鎖，每一把鎖用于鎖容器其中一部分數據，那么當多線程訪問容器里不同數據段的數據時，線程間就不會存在鎖競爭，從而可以有效的提高并發(fā)訪問效率，這就是ConcurrentHashMap所使用的鎖分段技術，**首先將數據分成一段一段的存儲，然后給每一段數據配一把鎖，當一個線程占用鎖訪問其中一個段數據的時候，其他段的數據也能被其他線程訪問。**
get方法里將要使用的共享變量都定義成volatile，定義成volatile的變量，能夠在線程之間保持可見性，能夠被多線程同時讀，并且保證不會讀到過期的值，但是只能被單線程寫（有一種情況可以被多線程寫，就是寫入的值不依賴于原值）。
在get操作里只需要讀不需要寫共享變量count和value，所以可以不用加鎖。之所以不會讀到過期的值，是根據java內存模型的happen before原則，對volatile字段的寫入操作先于讀操作，即使兩個線程同時修改和獲取volatile變量，get操作也能拿到最新的值，這是用volatile替換鎖的經典應用場景。
put方法里需要對共享變量進行寫入操作，所以為了線程安全，在操作共享變量時必須得加鎖。Put方法首先定位到Segment，然后在Segment里進行插入操作。插入操作需要經歷兩個步驟，第一步判斷是否需要對Segment里的HashEntry數組進行擴容，第二步定位添加元素的位置然后放在HashEntry數組里。擴容的時候首先會創(chuàng)建一個兩倍于原容量的數組，然后將原數組里的元素進行再hash后插入到新的數組里。為了高效ConcurrentHashMap不會對整個容器進行擴容，而只對某個segment進行擴容。
