Java的HashMap非常的常用，本篇研究它的實現算法，***希望計算出內存占用，性能的量化數據，然后得出什么時候使用HashMap，什么時候不能濫用的結論。

HashMap實際上是一個數組，數組里面的每個元素都是一個鏈表。每個元素在通過put方法放入HashMap中的時候，要按照如下步驟進行：

1.根據該元素自身提供的hashcode計算出散列值，該散列值就是數組的下標

2.將新元素放入該數組位置的鏈表中

先來看一下數組的定義：

/**  
     * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.  
     */ 
    transient Entry[] table; 

這是一個數組，transient關鍵字告訴我們它不會參與序列化。既然是一個數組，總有數目上限，也就意味著如果存入HashMap的元素太多，導致數組大小不能夠存放所有的鏈表的時候，數組大小必須要能夠調整。所以首先來考察一下數組容量的相關算法。

***，Entry是什么類型？

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {  
        final K key;  
        V value;  
        Entry<K,V> next;  
        final int hash;  
 
        /**  
         * Creates new entry.  
         */ 
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {  
            value = v;  
            next = n;  
            key = k;  
            hash = h;  
        }  
        ....  
        public final boolean equals(Object o) {  
            if (!(o instanceof Map.Entry))  
                return false;  
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;  
            Object k1 = getKey();  
            Object k2 = e.getKey();  
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {  
                Object v1 = getValue();  
                Object v2 = e.getValue();  
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))  
                    return true;  
            }  
            return false;  
        }  
 
        public final int hashCode() {  
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^  
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());  
        }  
        .... 

這是一個HashMap類的內部靜態類。實現了Map.Entry接口。接受兩個模板參數K和V。key和hash一旦在構造函數中被初始化，就不可改變，并且由于有next的存在，Entry可以構成一個單向鏈表。

比較重要的是equals和hashCode方法。代碼先列出來，后面再解釋。

第二，初始容量的設定

大多數都在下面的構造函數里面.用于指定的initialCapacity不準小于0，也不能超過***值。并且最終的capicity必須是2的n次方。還有如果使用了無參數的構造函數，默認會創建一個擁有16個元素的數組。

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
        if (initialCapacity < 0)  
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
                                               initialCapacity);  
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
                                               loadFactor);  
 
        // Find a power of 2 >= initialCapacity  
        int capacity = 1;  
        while (capacity < initialCapacity)  
            capacity <<= 1;  
 
        this.loadFactor = loadFactor;  
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
        table = new Entry[capacity];  
        init();  
    } 

第三,什么時候應該調整數組的大小？

算法是這樣，有一個變量size保存了實際數組已經使用了多少個元素，并且如果size的值達到了變量threshold的值，就必須擴充數組的容量。threshold=capicity*loadFactor.capicity是數組***的容納元素個數，loadFactor可以在構造函數中制定，否則采用默認值0.75f。capicity的***值是1<<30(也就是2的30次方,1073741824).由此我們可以看到HashMap最多存放10億多個鏈表。

第四，如何調整數組大小？

答案是2倍，很像C++里面的vector的分配策略。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];  
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);  
        if (size++ >= threshold)  
            resize(2 * table.length);  
    } 

第五，為什么數組大小必須是2的倍數？

在后面介紹散列值算法的時候會回答。

原文鏈接：http://blog.csdn.net/sheismylife/article/details/7347026

【編輯推薦】

1. Java集合框架總結：Set接口的使用
2. Java的位移運算巧方法
3. Java7的一個新類JLayer：裝飾的Swing組件
4. 關于Java中內存溢出的解決辦法
5. Java中的面向對象特性