看了下Java里面有HashMap、Hashtable、HashSet三种hash集合的实现源码，这里总结下，理解错误的地方还望指正

HashMap和Hashtable的区别

两者最主要的区别在于Hashtable是线程安全，而HashMap则非线程安全
Hashtable的实现方法里面都添加了synchronized关键字来确保线程同步，因此相对而言HashMap性能会高一些，我们平时使用时若无特殊需求建议使用HashMap，在多线程环境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法来获取一个线程安全的集合（Collections.synchronizedMap()实现原理是Collections定义了一个SynchronizedMap的内部类，这个类实现了Map接口，在调用方法时使用synchronized来保证线程同步,当然了实际上操作的还是我们传入的HashMap实例，简单的说就是Collections.synchronizedMap()方法帮我们在操作HashMap时自动添加了synchronized来实现线程同步，类似的其它Collections.synchronizedXX方法也是类似原理）
HashMap可以使用null作为key，而Hashtable则不允许null作为key
虽说HashMap支持null值作为key，不过建议还是尽量避免这样使用，因为一旦不小心使用了，若因此引发一些问题，排查起来很是费事
HashMap以null作为key时，总是存储在table数组的第一个节点上
HashMap是对Map接口的实现，HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75
HashMap扩容时是当前容量翻倍即:capacity*2，Hashtable扩容时是容量翻倍+1即:capacity*2+1

两者计算hash的方法不同
Hashtable计算hash是直接使用key的hashcode对table数组的长度直接进行取模

int hash = key.hashCode();

int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

HashMap计算hash对key的hashcode进行了二次hash，以获得更好的散列值，然后对table数组长度取摸

static int hash(int h) {

        // This function ensures that hashCodes that differ only by

        // constant multiples at each bit position have a bounded

        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

    }

 static int indexFor(int h, int length) {

        return h & (length-1);

    }

HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现

HashSet和HashMap、Hashtable的区别

除开HashMap和Hashtable外，还有一个hash集合HashSet，有所区别的是HashSet不是key value结构，仅仅是存储不重复的元素，相当于简化版的HashMap，只是包含HashMap中的key而已

通过查看源码也证实了这一点，HashSet内部就是使用HashMap实现，只不过HashSet里面的HashMap所有的value都是同一个Object而已，因此HashSet也是非线程安全的，至于HashSet和Hashtable的区别，HashSet就是个简化的HashMap的，所以你懂的
下面是HashSet几个主要方法的实现

  private transient HashMap<E,Object> map;
  private static final Object PRESENT = new Object();

  public HashSet() {

    map = new HashMap<E,Object>();

    }

 public boolean contains(Object o) {

    return map.containsKey(o);

    }

 public boolean add(E e) {

    return map.put(e, PRESENT)==null;

    }

 public boolean add(E e) {

    return map.put(e, PRESENT)==null;

    }

 public boolean remove(Object o) {

    return map.remove(o)==PRESENT;

    }

 public void clear() {

    map.clear();

    }

HashMap和Hashtable的实现原理

HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现的，这点上完全一致

添加、删除、获取元素时都是先计算hash，根据hash和table.length计算index也就是table数组的下标，然后进行相应操作，下面以HashMap为例说明下它的简单实现

  /**

     * HashMap的默认初始容量 必须为2的n次幂

     */

    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    /**

     * HashMap的最大容量，可以认为是int的最大值

     */

    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**

     * 默认的加载因子

     */

    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**

     * HashMap用来存储数据的数组

     */

    transient Entry[] table;

HashMap的创建
HashMap默认初始化时会创建一个默认容量为16的Entry数组，默认加载因子为0.75，同时设置临界值为16*0.75

    /**

     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity

     * (16) and the default load factor (0.75).

     */

    public HashMap() {

        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;

        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);

        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

        init();

    }

put方法
HashMap会对null值key进行特殊处理，总是放到table[0]位置
put过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值，然后将key放到table[index]位置，当table[index]已存在其它元素时，会在table[index]位置形成一个链表，将新添加的元素放在table[index]，原来的元素通过Entry的next进行链接，这样以链表形式解决hash冲突问题，当元素数量达到临界值(capactiy*factor)时，则进行扩容，是table数组长度变为table.length*2

 public V put(K key, V value) {

        if (key == null)

            return putForNullKey(value); //处理null值

        int hash = hash(key.hashCode());//计算hash

        int i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置

    //遍历table[i]位置的链表，查找相同的key，若找到则使用新的value替换掉原来的oldValue并返回oldValue

        for (Entry<K,V> 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;

            }

        }

    //若没有在table[i]位置找到相同的key，则添加key到table[i]位置，新的元素总是在table[i]位置的第一个元素，原来的元素后移

        modCount++;

        addEntry(hash, key, value, i);

        return null;

    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

    //添加key到table[bucketIndex]位置，新的元素总是在table[bucketIndex]的第一个元素，原来的元素后移

    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);

    //判断元素个数是否达到了临界值，若已达到临界值则扩容，table长度翻倍

        if (size++ >= threshold)

            resize(2 * table.length);

    }

get方法
同样当key为null时会进行特殊处理，在table[0]的链表上查找key为null的元素
get的过程是先计算hash然后通过hash与table.length取摸计算index值，然后遍历table[index]上的链表，直到找到key，然后返回

public V get(Object key) {

        if (key == null)

            return getForNullKey();//处理null值

        int hash = hash(key.hashCode());//计算hash

    //在table[index]遍历查找key，若找到则返回value，找不到返回null

        for (Entry<K,V> 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;

    }

remove方法
remove方法和put get类似，计算hash，计算index，然后遍历查找，将找到的元素从table[index]链表移除

    public V remove(Object key) {

        Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);

        return (e == null ? null : e.value);

    }

    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

        int i = indexFor(hash, table.length);

        Entry<K,V> prev = table[i];

        Entry<K,V> e = prev;

        while (e != null) {

            Entry<K,V> next = e.next;

            Object k;

            if (e.hash == hash &&

                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {

                modCount++;

                size--;

                if (prev == e)

                    table[i] = next;

                else

                    prev.next = next;

                e.recordRemoval(this);

                return e;

            }

            prev = e;

            e = next;

        }

        return e;

    }

resize方法
resize方法在hashmap中并没有公开，这个方法实现了非常重要的hashmap扩容，具体过程为：先创建一个容量为table.length*2的新table，修改临界值，然后把table里面元素计算hash值并使用hash与table.length*2重新计算index放入到新的table里面
这里需要注意下是用每个元素的hash全部重新计算index，而不是简单的把原table对应index位置元素简单的移动到新table对应位置

void resize(int newCapacity) {

        Entry[] oldTable = table;

        int oldCapacity = oldTable.length;

        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

            threshold = Integer.MAX_VALUE;

            return;

        }

        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

        transfer(newTable);

        table = newTable;

        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

    }

    void transfer(Entry[] newTable) {

        Entry[] src = table;

        int newCapacity = newTable.length;

        for (int j = 0; j < src.length; j++) {

            Entry<K,V> e = src[j];

            if (e != null) {

                src[j] = null;

                do {

                    Entry<K,V> next = e.next;
                    //重新对每个元素计算index int i = indexFor(e.hash, newCapacity);

                    e.next = newTable[i];

                    newTable[i] = e;

                    e = next;

                } while (e != null);

            }

        }

    }

clear()方法
clear方法非常简单，就是遍历table然后把每个位置置为null，同时修改元素个数为0
需要注意的是clear方法只会清楚里面的元素，并不会重置capactiy

 public void clear() {

        modCount++;

        Entry[] tab = table;

        for (int i = 0; i < tab.length; i++)

            tab[i] = null;

        size = 0;

    }

containsKey和containsValue
containsKey方法是先计算hash然后使用hash和table.length取摸得到index值，遍历table[index]元素查找是否包含key相同的值

public boolean containsKey(Object key) {

        return getEntry(key) != null;

    }

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());

        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

             e != null;

             e = e.next) {

            Object k;

            if (e.hash == hash &&

                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

                return e;

        }

        return null;

    }

containsValue方法就比较粗暴了，就是直接遍历所有元素直到找到value，由此可见HashMap的containsValue方法本质上和普通数组和list的contains方法没什么区别，你别指望它会像containsKey那么高效

public boolean containsValue(Object value) {

    if (value == null)

            return containsNullValue();

    Entry[] tab = table;

        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)

            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)

                if (value.equals(e.value))

                    return true;

    return false;

    }

hash和indexFor

indexFor中的h & (length-1)就相当于h%length，用于计算index也就是在table数组中的下标
hash方法是对hashcode进行二次散列，以获得更好的散列值
为了更好理解这里我们可以把这两个方法简化为 int index= key.hashCode()/table.length,以put中的方法为例可以这样替换

int hash = hash(key.hashCode());//计算hash

int i = indexFor(hash, table.length);//计算在数组中的存储位置

//上面这两行可以这样简化

int i = key.key.hashCode()%table.length;

  static int hash(int h) {

        // This function ensures that hashCodes that differ only by

        // constant multiples at each bit position have a bounded

        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

    }

    static int indexFor(int h, int length) {

        return h & (length-1);

    }

HashMap的简化实现MyHashMap

为了加深理解，我个人实现了一个简化版本的HashMap，注意哦，仅仅是简化版的功能并不完善，仅供参考

package cn.lzrabbit.structure;

/**

 * Created by rabbit on 14-5-4.

 */

public class MyHashMap {

    //默认初始化大小 16

    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    //默认负载因子 0.75

    private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    //临界值

    private int threshold;

    //元素个数

    private int size;

    //扩容次数

    private int resize;

    private HashEntry[] table;

    public MyHashMap() {

        table = new HashEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];

        threshold = (int) (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);

        size = 0;

    }

    private int index(Object key) {

        //根据key的hashcode和table长度取模计算key在table中的位置

        return key.hashCode() % table.length;

    }

    public void put(Object key, Object value) {

        //key为null时需要特殊处理，为简化实现忽略null值

        if (key == null) return;

        int index = index(key);

        //遍历index位置的entry，若找到重复key则更新对应entry的值，然后返回

        HashEntry entry = table[index];

        while (entry != null) {

            if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {

                entry.setValue(value);

                return;

            }

            entry = entry.getNext();

        }

        //若index位置没有entry或者未找到重复的key，则将新key添加到table的index位置

        add(index, key, value);

    }

    private void add(int index, Object key, Object value) {

        //将新的entry放到table的index位置第一个，若原来有值则以链表形式存放

        HashEntry entry = new HashEntry(key, value, table[index]);

        table[index] = entry;

        //判断size是否达到临界值，若已达到则进行扩容，将table的capacicy翻倍

        if (size++ >= threshold) {

            resize(table.length * 2);

        }

    }

    private void resize(int capacity) {

        if (capacity <= table.length) return;

        HashEntry[] newTable = new HashEntry[capacity];

        //遍历原table，将每个entry都重新计算hash放入newTable中

        for (int i = 0; i < table.length; i++) {

            HashEntry old = table[i];

            while (old != null) {

                HashEntry next = old.getNext();

                int index = index(old.getKey());

                old.setNext(newTable[index]);

                newTable[index] = old;

                old = next;

            }

        }

        //用newTable替table

        table = newTable;

        //修改临界值

        threshold = (int) (table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR);

        resize++;

    }

    public Object get(Object key) {

        //这里简化处理，忽略null值

        if (key == null) return null;

        HashEntry entry = getEntry(key);

        return entry == null ? null : entry.getValue();

    }

    public HashEntry getEntry(Object key) {

        HashEntry entry = table[index(key)];

        while (entry != null) {

            if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {

                return entry;

            }

            entry = entry.getNext();

        }

        return null;

    }

    public void remove(Object key) {

        if (key == null) return;

        int index = index(key);

        HashEntry pre = null;

        HashEntry entry = table[index];

        while (entry != null) {

            if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {

                if (pre == null) table[index] = entry.getNext();

                else pre.setNext(entry.getNext());

                //如果成功找到并删除，修改size

                size--;

                return;

            }

            pre = entry;

            entry = entry.getNext();

        }

    }

    public boolean containsKey(Object key) {

        if (key == null) return false;

        return getEntry(key) != null;

    }

    public int size() {

        return this.size;

    }

    public void clear() {

        for (int i = 0; i < table.length; i++) {

            table[i] = null;

        }

        this.size = 0;

    }

    @Override

    public String toString() {

        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        sb.append(String.format("size:%s capacity:%s resize:%s\n\n", size, table.length, resize));

        for (HashEntry entry : table) {

            while (entry != null) {

                sb.append(entry.getKey() + ":" + entry.getValue() + "\n");

                entry = entry.getNext();

            }

        }

        return sb.toString();

    }

}

class HashEntry {

    private final Object key;

    private Object value;

    private HashEntry next;

    public HashEntry(Object key, Object value, HashEntry next) {

        this.key = key;

        this.value = value;

        this.next = next;

    }

    public Object getKey() {

        return key;

    }

    public Object getValue() {

        return value;

    }

    public void setValue(Object value) {

        this.value = value;

    }

    public HashEntry getNext() {

        return next;

    }

    public void setNext(HashEntry next) {

        this.next = next;

    }

}

巴特西

HashMap的实现原理和底层数据结构

HashMap和Hashtable的区别

HashSet和HashMap、Hashtable的区别

HashMap和Hashtable的实现原理

HashMap的简化实现MyHashMap

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