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1.Hash

Hash ，一般翻译做“ 散列” ，也有直接音译为“ 哈希” 的，就是把任意长度的输入（又叫做预映射， pre-image ），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不 同的输入可能会散列成相同的输出，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。

2.HashMap

HASH 主要用于信息安全领域中加密算法，它把一些不同长度的信息转化成杂乱的128 位的编码, 这些编码值叫做HASH 值. 对于HashMap来说，hash 就是找到一种数据内容和数据存放地址之间的映射关系。

数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易 的数据结构？答案是肯定的，这就是我们要提起的哈希表，哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法，我们可以理解为"链表 的数组".

上图一目了然地展示了HashMap的结构，我们可以初步理解为一个存储链表的一维数组，但是与常规的一维数组不同的是,我们可以使用键值对的方式来存储数据，那这个又是如何实现的呢？下面我们就来分析下具体原理。

HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

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

下面我们来看看HashMap的存储和取值：

存储时:int hash = key.hashCode();--> 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值int index = hash % Entry[].length;Entry[index] = value;取值时:int hash = key.hashCode();int index = hash % Entry[].length;return Entry[index]

疑问：

如果两个key通过hash % Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念.上面我们提到过Entry类里面有一个next属性,作用是指向下一个Entry。打个比方, 第一个键值对A进来,通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A.一会后又进来一个键值对B,通过计算其index也等于0,现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。

扩展：

解决hash冲突的办法

1）开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列） 2）再哈希法 3）链地址法 4）建立一 公共溢出区   java 中hashmap的解决办法就是采用的链地址法

性能：

主要是在遍历的时候性能有所差别

第一种:　　Map map = new HashMap();　　Iterator iter = map.entrySet().iterator();　　while (iter.hasNext()) {　　Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();　　Object key = entry.getKey();　　Object val = entry.getValue();　　}　　效率高,以后一定要使用此种方式！第二种:　　Map map = new HashMap();　　Iterator iter = map.keySet().iterator();　　while (iter.hasNext()) {　　Object key = iter.next();　　Object val = map.get(key);　　}　　效率低,以后尽量少使用！

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。 HashMap的基础构造器HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)带有两个参数，它们是初始容量initialCapacity和加载因子loadFactor。 initialCapacity：HashMap的最大容量，即为底层数组的长度。 loadFactor：负载因子loadFactor定义为：散列表的实际元素数目(n)/ 散列表的容量(m)。

负载因子衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。

HashMap的实现中，通过threshold字段来判断HashMap的最大容量：

threshold = (int)(capacity * loadFactor); 结合负载因子的定义公式可知，threshold就是在此loadFactor和capacity对应下允许的最大元素数目，超过这个数目就重新resize，以降低实际的负载因子。默认的的负载因子0.75是对空间和时间效率的一个平衡选择。当容量超出此最大容量时， resize后的HashMap容量是容量的两倍： if (size++ >= threshold)        resize(2 * table.length);  

实现：

如何自己实现一个HashMap呢？

1) 存储

public V put(K key, V value) {    // HashMap允许存放null键和null值。    // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。    if (key == null)        return putForNullKey(value);    // 根据key的keyCode重新计算hash值。    int hash = hash(key.hashCode());    // 搜索指定hash值在对应table中的索引。    int i = indexFor(hash, table.length);    // 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
   
     e = table[i]; e != null; e = e.next) {        Object k;        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;}
   

从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。

addEntry(hash, key, value, i)方法根据计算出的hash值，将key-value对放在数组table的i索引处。addEntry 是 HashMap 提供的一个包访问权限的方法，代码如下：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {    // 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry     Entry
   
     e = table[bucketIndex];    // 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
    
     (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 对象的长度扩充到原来的2倍。        resize(2 * table.length);}
    
   

2) 读取

public V get(Object key) {    if (key == null)        return getForNullKey();    int hash = hash(key.hashCode());    for (Entry
   
     e = table[indexFor(hash, table.length)];        e != null;        e = e.next) {        Object k;        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))            return e.value;    }    return null;}
   

从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。

安全：

方法一:

通过Collections.synchronizedMap()返回一个新的Map,这个新的map就是线程安全的. 这个要求大家习惯基于接口编程,因为返回的并不是HashMap,而是一个Map的实现.

方法二:

重新改写了HashMap,具体的可以查看java.util.concurrent.ConcurrentHashMap. 这个方法比方法一有了很大的改进.