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? HashMap 和 HashSet 是 Java Collection Framework 的两个重要成员，其中 HashMap 是 Map 接口的常用实现类，HashSet 是 Set 接口的常用实现类。虽然 HashMap 和 HashSet 实现的接口规范不同，但它们底层的 Hash 存储机制完全一样，甚至 HashSet 本身就采用 HashMap 来实现的。
通过 HashMap、HashSet 的源代码分析其 Hash 存储机制
集合和引用
就像引用类型的数组一样，当我们把 Java 对象放入数组之时，并不是真正的把 Java 对象放入数组中，只是把对象的引用放入数组中，每个数组元素都是一个引用变量。
HashMap 的存储实现
当程序试图将多个 key-value 放入 HashMap 中时，以如下代码片段为例：
HashMap<String , Double> map = new HashMap<String , Double>();
map.put("语文" , 80.0);
System.out.println("语文hashCode: " + map.get("语文").hashCode());
map.put("语文" , 80.0);
System.out.println("语文改变分数后hashCode1: " + map.get("语文").hashCode());
map.put("语文", 80.2);
System.out.println("语文改变分数后hashCode2: " + map.get("语文").hashCode());
map.put("数学", 89.0);
map.put("英语", 78.2);
System.out.println("数学hashCode: " + map.get("数学").hashCode());
System.out.println("英语hashCode: "+map.get("英语").hashCode());
map.put(null , 78.5);
map.put("null" , 78.6);
System.out.println("null hashCode: "+map.get(null));
System.out.println("null hashCode: " + map.get(null).hashCode());
System.out.println("\"null\" hashCode: "+map.get("null"));
System.out.println("\"null\" hashCode: "+map.get("null").hashCode());
运行后的结果如下：
语文hashCode: 1079246848 语文改变分数后hashCode1: 1079246848 语文改变分数后hashCode2: -1936146431 数学hashCode: 1079394304 英语hashCode: -1935720447 null hashCode: 78.5 null hashCode: 1079222272 "null" hashCode: 78.6 "null" hashCode: 641056768
看 HashMap 类的 put(K key , V value) 方法的源代码：
/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
// 如果 key 为 null，调用 putForNullKey 方法进行处理
int hash = hash(key.hashCode());
// 根据 key 的 keyCode 计算 Hash 值
int i = indexFor(hash, table.length);
// 搜索指定 hash 值在对应 table 中的索引
// 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
// 找到指定 key 与需要放入的 key 相等（hash 值相同通过 equals 比较放回 true）
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
// 如果 i 索引处的 Entry 为 null，表明此处还没有 Entry
modCount++;
// 将 key、value 添加到 i 索引处
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
从上面程序中可以看出：当系统决定存储 HashMap 中的 key-value 对时，完全没有考虑 Entry 中的 value，仅仅只是根据 key 来计算并决定每个 Entry 的存储位置。
这也说明：我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可。
上面方法提供了一个根据 hashCode() 返回值来计算 Hash 码的方法：hash()，这个方法是一个纯粹的数学计算，其方法如下：
static int hash(int h)
{
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
“按位异或”运算符，是双目运算。
>>> 是转化为二进制右移位，空出来的补0
按位异或运算符^
例如：10100001^00010001=10110000 0^0=0,0^1=1 0异或任何数＝任何数 1^0=1,1^1=0 1异或任何数=任何数取反 任何数异或自己＝把自己置0
对于任意给定的对象，只要它的 hashCode() 返回值相同，那么程序调用 hash(int h) 方法所计算得到的 Hash 码值总是相同的。接下来程序会调用 indexFor(int h, int length) 方法来计算该对象应该保存在 table 数组的哪个索引处。indexFor(int h, int length) 方法的代码如下：
static int indexFor(int h, int length)
{
return h & (length-1);
}
这个方法非常巧妙，它总是通过 h &(table.length -1) 来得到该对象的保存位置——而 HashMap 底层数组的长度总是 2 的 n 次方。
当 length 总是 2 的倍数时，h & (length-1) 将是一个非常巧妙的设计：
假设 h=5,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 5；
如果 h=6,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 6 ;
……
如果 h=15,length=16, 那么 h & length - 1 将得到 15；
但是当 h=16 时 , length=16 时，那么 h & length - 1 将得到 0 了；
当 h=17 时 , length=16 时，那么 h & length - 1 将得到 1 了……
这样保证计算得到的索引值总是位于 table 数组的索引之内。
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)
{
// 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry
Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; // ①
// 将新创建的 Entry 放入 bucketIndex 索引处，并让新的 Entry 指向原来的 Entry
table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
// 如果 Map 中的 key-value 对的数量超过了极限
if (size++ >= threshold)
// 把 table 对象的长度扩充到 2 倍。
resize(2 * table.length); // ②
}
上面方法的代码很简单，但其中包含了一个非常优雅的设计：系统总是将新添加的 Entry 对象放入 table 数组的 bucketIndex 索引处——如果 bucketIndex 索引处已经有了一个 Entry 对象，那新添加的 Entry 对象指向原有的 Entry 对象（产生一个 Entry 链），如果 bucketIndex 索引处没有 Entry 对象，也就是上面程序①号代码的 e 变量是 null，也就是新放入的 Entry 对象指向 null，也就是没有产生 Entry 链。
上面程序中使用的 table 其实就是一个普通数组，每个数组都有一个固定的长度，这个数组的长度就是 HashMap 的容量。HashMap 包含如下几个构造器：
* HashMap()：构建一个初始容量为 16，负载因子为 0.75 的 HashMap。 * HashMap(int initialCapacity)：构建一个初始容量为 initialCapacity，负载因子为 0.75 的 HashMap。 * HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：以指定初始容量、指定的负载因子创建一个 HashMap。
当创建 HashMap 时，有一个默认的负载因子（load factor），其默认值为 0.75，这是时间和空间成本上一种折衷：
增大负载因子可以减少 Hash 表（就是那个 Entry 数组）所占用的内存空间，但会增加查询数据的时间开销，而查询是最频繁的的操作（HashMap 的 get() 与 put() 方法都要用到查询）；
减小负载因子会提高数据查询的性能，但会增加 Hash 表所占用的内存空间。
掌握了上面知识之后，我们可以在创建 HashMap 时根据实际需要适当地调整 load factor 的值；如果程序比较关心空间开销、内存比较紧张，可以适当地增加负载因子；如果程序比较关心时间开销，内存比较宽裕则可以适当的减少负载因子。
通常情况下，程序员无需改变负载因子的值。
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