本篇重点：
HashMap的存储结构
HashMap的put和get操作过程
HashMap的扩容
关于transient关键字
HashMap的存储结构
HashMap 总体是数组+链表的存储结构， 从JDK1.8开始，当数组的长度大于64，且链表的长度大于8的时候，会把链表转为红黑树。
数组的默认长度是16。数组中的每一个元素为一个node，也就是链表的一个节点，node的数据包含: key的hashcode, key, value,指向下一个node节点的指针。
部分源码如下：
static class Node implements Map.Entry { final int hash; final K key; V value; Node next; Node(int hash, K key, V value, Node next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; }...} 随着put操作的进行，如果数组的长度超过64，且链表的长度大于8的时候， 则将链表转为红黑树，红黑树节点的结构如下,TreeNode继承的LinkedHashMap.Entry是继承HashMap.Node的，所以TreeNode是上面Node的子类。
static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry { TreeNode parent; // red-black tree links TreeNode left; TreeNode right; TreeNode prev; // needed to unlink next upon deletion boolean red; TreeNode(int hash, K key, V val, Node next) { super(hash, key, val, next); }//...} HashMap类的主要成员变量：
transient Node[] table; transient Set> entrySet; transient int size; transient int modCount; // (The javadoc description is true upon serialization. // Additionally, if the table array has not been allocated, this // field holds the initial array capacity, or zero signifying // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.) int threshold; final float loadFactor;View Code HashMap的put操作过程
本小节讲述put操作中的主要步骤，细小环节会忽略。
map.put(key, value)，首先计算key的hash，得到一个int值。
如果Node数组为空则初始化Node数组。这里注意，Node数组的长度length始终应该是2的n次方，比如默认的16, 还有32,64等
用 hash&(length-1) 运算得到数组下标，这里要提一句，其实正常我们最容易想到的，而且也是我之前很长一段时间以为的，这一步应该进行的是求模运算: hash % length ,这样得到的正好是0~length-1之间的值，可以作为数组的下标， 那么为何此处是位与运算呢？
先说结论： 上面提到数组的长度length始终是2^n,在这个前提下，hash & (length-1) 与hash % length是等价的。 而位与运算更快。这里后面会另开一遍进行详解。
如果Node[hash&(length-1)]处为空，用传入的的key, value创建Node对象，直接放入该下标；如果该下标处不为空，且对象为TreeNode类型，证明此下标处的元素们是按照红黑树的结构存储的，将传入的key，value作为新的红黑树的节点插入到红黑树；否则，此处为链表，用next找到链表的末尾，将新的元素插入。如果在遍历链表的过程中发现链表的长度超过了8，此时如果数组长度<64则进行扩容，否则转红黑树。
如果key的hash和key本身都相等则将该key对应的value更新为新的value
需要扩容的话则进行扩容。
注意：
如果key是null则返回的hash为0，也就是key为null的元素一直被放在数组下标为0的位置。
在JDK 1.8以前，链表是采用的头部插入的方式，从1.8改成了在链表尾部插入新元素的方式。 这么做是为了防止在扩容的时候，多线程时出现循环链表死循环。具体会新开一遍进行详细演绎。
HashMap的get操作过程
get的过程比较简单。
map.get(key). 首先计算key的hash。
根据hash&(length-1)定位到Node数组中的一个下标。如果该下标的元素(也就是链表/红黑树的第一个元素)中 key的hash的key本身 都和传入的key相同，则证明找到了元素，直接返回即可。
如果第一个元素不是要找的，如果第一个元素的类型是TreeNode，则按照红黑树的查找方法查找元素，如果不是则证明是链表，按照next指针找下去，直到找到或者到达队尾。
HashMap的扩容
先说这里的两个概念: size, length.
size：是map.size() 方法返回的值，表示的是map中有多少个key-value键值对儿
length: 这里是指Node数组的长度，比如默认长度是16.
如下面的代码：
Map map = new HashMap<>(); map.put(1,"a"); map.put(2,"b"); map.put(3,"c"); 没有在构造函数中指定HashMap的大小，则数组的长度length取默认的16，put了3个元素，则size为3.
Q: 何时需要扩容呢？
A: 在put方法中，每次完成了put操作，都判断一下++size是否大于threshold,如果大于则进行扩容: 调用resize()方法。
Q: 那么threshold又是如何得到的呢？
A: 简单来讲threshold = length * loadfactor(默认为0.75)。 也就是说默认情况下，map中的键值对的个数(size)大于Node数组长度(length)的75%时，就需要扩容了。
Q: 扩容时具体做什么呢？
A: 首先计算出新的数组长度和新的threshold(阈值). 简单来讲，新的length/capacity 是原来的2倍（位运算左移一位），新的threshold为原来的2倍。 还有一些细节此处不再赘述。创建新的Node数组，将原来数组中的元素重新映射到新的数组中。
关于transient关键字
transient关键字的作用：用transient关键字修饰的字段不会被序列化
查看下面的例子:
public class TransientExample implements Serializable{ private String firstName; private transient String middleName; private String lastName; public TransientExample(String firstName,String middleName,String lastName) { this.firstName = firstName; this.middleName = middleName; this.lastName = lastName; } @Override public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("firstName:").append(firstName).append("\n") .append("middleName:").append(middleName).append("\n") .append("lastName:").append(lastName); return sb.toString(); } public static void main(String[] args) throws Exception { TransientExample e = new TransientExample("Adeline","test","Pan"); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("/path/testObj")); oos.writeObject(e); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("/path/testObj")); TransientExample e1 = (TransientExample) ois.readObject(); System.out.println("e:"+e.toString()); System.out.println("e1:"+e1.toString()); }}View Code输出结果：
e:firstName:AdelinemiddleName:testlastName:Pane1:firstName:AdelinemiddleName:nulllastName:Pan被transient关键字修饰的middleName字段没有被序列化，反序列化回来的值是null
Q：HashMap类是实现了Serializable接口的，那么为何其中的table, entrySet变量都标为transient呢？
A：我们知道，table数组中元素分布的下标位置是根据元素中key的hash进行散列运算得到的，而hash运算是native的，不同平台得到的结果可能是不相同的。举一个简单的例子，假设我们在目前的平台有键值对 key1-value1,计算出key1的hash为1， 计算后存在table数组中下标为1的地方，假设table被序列化了，并传输到了另外的平台，并反序列化为了原来的HashMap，key1-value1仍然存在下标1的位置，当在这个平台运行get("key1")的时候，可能计算出key1的hash为2，就有可能到下标为2的地方去找该元素，这样就出错了。
Q：那么HashMap是如何实现的序列化呢？
A：HashMap是通过实现如下方法直接将元素数量(size), key, value等写入到了ObjectOutputStream中，实现的定制化的序列化和反序列化。在Serializable接口中有关于这种做法的说明。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out)
throws IOException
private void readObject(java.io.ObjectInputStream in)
throws IOException, ClassNotFoundException;
来源地址：https://blog.csdn.net/java1527/article/details/126850576
