1.首先说说HashMap的数据结构
1）1.7 数组 + 链表
2）1.8 数组 + （链表 | 红黑树）
2.为什么要有红黑树？
什么时候会变成红黑树：当链表长度超过树化阈值 8 时，先尝试扩容来减少链表长度，如果数组容量已经 >=64，才会进行树化
1）hash 值如果足够随机，则在 hash 表内按泊松分布，在负载因子 0.75 的情况下，长度超过 8 的链表出现概率是 0.00000006，树化阈值选择 8 就是为了让树化几率足够小
2）所以红黑树用来避免 DoS 攻击，防止链表超长时性能下降，树化应当是偶然情况，是保底策略
3）hash 表的查找，更新的时间复杂度是 O(1)，而红黑树的查找，更新的时间复杂度是 O(log2n )，TreeNode 占用空间也比普通 Node 的大，如非必要，尽量还是使用链表
什么时候红黑树会变成链表：
1）情况1：在扩容时如果拆分树时，树元素个数 <= 6 则会退化链表
2）remove 树节点时，若 root、root.left、root.right、root.left.left 有一个为 null ，也会退化为链表
3.索引计算
首先，计算对象的 hashCode()，再进行调用 HashMap 的 hash() 方法进行二次哈希（二次 hash() 是为了综合高位数据，让哈希分布更为均匀），最后 & (capacity – 1) 得到索引
为什么数组容量是 2 的 n 次幂：
1）计算索引时效率更高：如果是 2 的 n 次幂可以使用位与运算代替取模
2）扩容时重新计算索引效率更高： hash & oldCap == 0 的元素留在原来位置 ，否则新位置 = 旧位置 + oldCap
注意：
1）二次 hash 是为了配合 容量是 2 的 n 次幂 这一设计前提，如果 hash 表的容量不是 2 的 n 次幂，则不必二次 hash
2）容量是 2 的 n 次幂 这一设计计算索引效率更好，但 hash 的分散性就不好，需要二次 hash 来作为补偿，没有采用这一设计的典型例子是 Hashtable（它的扩容机制是2n+1）
4.put 与扩容
HashMap 是懒惰创建数组的，首次使用才创建数组
计算索引（桶下标）
如果桶下标还没人占用，创建 Node 占位返回
如果桶下标已经有人占用
已经是 TreeNode 走红黑树的添加或更新逻辑
是普通 Node，走链表的添加或更新逻辑，如果链表长度超过树化阈值，走树化逻辑
返回前检查容量是否超过阈值，一旦超过进行扩容
1.7 与 1.8 的区别
链表插入节点时，1.7 是头插法，1.8 是尾插法
1.7 是大于等于阈值且没有空位时才扩容，而 1.8 是大于阈值就扩容
1.8 在扩容计算 Node 索引时，会优化
扩容（加载）因子为何默认是 0.75f
在空间占用与查询时间之间取得较好的权衡
大于这个值，空间节省了，但链表就会比较长影响性能
小于这个值，冲突减少了，但扩容就会更频繁，空间占用也更多
5.并发问题
扩容死链（1.7 会存在）
数据错乱（1.7，1.8 都会存在）
6.key 的设计
HashMap 的 key 可以为 null，但 Map 的其他实现则不然
作为 key 的对象，必须实现 hashCode 和 equals，并且 key 的内容不能修改（不可变）
key 的 hashCode 应该有良好的散列性
如果 key 可变，例如修改了 age 会导致再次查询时查询不到
public class HashMapMutableKey {
public static void main(String[] args) {
HashMap<Student, Object> map = new HashMap<>();
Student stu = new Student("张三", 18);
map.put(stu, new Object());
System.out.println(map.get(stu));
stu.age = 19;
System.out.println(map.get(stu));
}
static class Student {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
}控制台输出：
String 对象的 hashCode() 设计
目标是达到较为均匀的散列效果，每个字符串的 hashCode 足够独特
字符串中的每个字符都可以表现为一个数字，称为 $S_i$，其中 i 的范围是 0 ~ n - 1
散列公式为： $S_0∗31^{(n-1)}+ S_1∗31^{(n-2)}+ … S_i ∗ 31^{(n-1-i)}+ …S_{(n-1)}∗31^0$
31 代入公式有较好的散列特性，并且 31 * h 可以被优化为
即 $32 ∗h -h $
即 $2^5 ∗h -h$
即 $h≪5 -h$
源码部分：
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
hash = h;
}
return h;
}以下是关于hashmap图形化的扩容展示，很形象，需要的话可以去网盘中获取
https://pan.baidu.com/s/1qqEzw_6L2y_jJa_ZWA4iyA提取码：yyds
找到jar包目录，cmd，然后输入：
java -jar --add-exports java.base/jdk.internal.misc=ALL-UNNAMED hash-demo.jar
访问localhost:8080会出现如下：
以上内容是我看黑马面试题中的笔记，分享给大家