十分钟快速掌握HashMap底层实现原理（图文详解）

article/2025/11/9 10:23:50

HashMap概述

HashMap实现了Map接口，我们常用HashMap进行put和get操作读存键值对数据。下面介绍基于jdk1.8深入了解HashMap底层原理。

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HashMap数据结构

HashMap实际是一种“数组+链表”数据结构。在put操作中，通过内部定义算法寻止找到数组下标，将数据直接放入此数组元素中，若通过算法得到的该数组元素已经有了元素（俗称hash冲突，链表结构出现的实际意义也就是为了解决hash冲突的问题）。将会把这个数组元素上的链表进行遍历，将新的数据放到链表末尾。

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存储数据的对象

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final int hash;final K key;V value;Node<K,V> next;        
}

我们从jdk1.8源代码看出存储对象Node实际是实现Map.Entry对象接口。

hash：通过hash算法的出来的值。hash值的算法我们看下HashMap源代码的实现

static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}

不同的数据类型的hashCode计算的方法不一样，我们看下String和Integer两种数据类型的hashCode算法

String.hashCode()

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;}

通过将字符串转换成char数组，使用公式s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]进行计算得出最后的值。val[i]值是对应字符的ASCII值.在看到这里的时候，这里为什么使用了一个31作为相乘因子（能为啥，还不是为了性能考虑，那为什么使用31性能能得到优化呢），这里可以延伸讨论。

Integer.hashCode()

public static int hashCode(int value) {return value;}

直接返回值.

key：存储数据的key

value：存储数据的value

next：下一个数据，出现哈希冲突时，该数组元素会出现链表结构，会使用next指向链表中下一个元素

对象链表结构导致的问题

通过哈希算法从寻止上能够高效的找到对应的下标，但是随着数据的增长，哈希冲突碰撞过多。在寻找数据上，找到该来链表，会通过遍历在寻找对应数据，如此将会使得get数据效率越来越低。在jdk1.8中，链表元素数量大于等于8将会重组该链表结构形成为“红黑树结构”，这种结构使得在hash冲突碰撞过多情况下，get效率比链表的效率高很多。

HashMap put存储数据是如何处理的

HashMap有几个重要的变量

transient Node<K,V>[] table;
int threshold;
final float loadFactor;
int modCount;  
int size;

table：存储数组的变量，初始长度为16通过源代码看出在第一次进行resize扩容（java是静态语言，在定义数组初始化时，需要定义数组的长度，在map数据增长后，内部机制会进行重新定义一个数组做到扩容的操作）初始化时，会将默认静态变量

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;

赋给数组长度进行初始化。

loadFactor：数据的增长因子，默认为0.75。在进行扩容操作会使用到。

threshold：允许的最大的存储的元素数量，通过length数组长度*loadFactor增长因子得出

modCount：记录内部结构发生变化的次数，put操作（覆盖值不计算）以及其他…

size：实际存储的元素数量

put的流程

直接通过源代码分析

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// 判断数组是否为空，长度是否为0，是则进行扩容数组初始化if ((tab = table) == null || (n = tab.length