源码基于java1.8

一、传统 HashMap的缺点
(1)JDK 1.8 以前 HashMap 的实现是 数组+链表，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。
(2)当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，这个时候 HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有 n 个元素，遍历的时间复杂度就是 O(n)，完全失去了它的优势。
(3)针对这种情况，JDK 1.8 中引入了红黑树（查找时间复杂度为 O(logn)）来优化这个问题
引用自：https://blog.****.net/lianhuazy167/article/details/66967698

若桶中链表元素个数大于等于8时，链表转换成树结构；若桶中链表元素个数小于等于6时，树结构还原成链表。
因为红黑树的平均查找长度是log(n)，长度为8的时候，平均查找长度为3，如果继续使用链表，平均查找长度为8/2=4，这才有转换为树的必要。链表长度如果是小于等于6，6/2=3，虽然速度也很快的，但是转化为树结构和生成树的时间并不会太短。
还有选择6和8，中间有个差值7可以有效防止链表和树频繁转换。假设一下，如果设计成链表个数超过8则链表转换成树结构，链表个数小于8则树结构转换成链表，如果一个HashMap不停的插入、删除元素，链表个数在8左右徘徊，就会频繁的发生树转链表、链表转树，效率会很低。
引用自：https://blog.****.net/xingfei_work/article/details/79637878

HashMap主要有以下几个实例变量：

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

PS：transient 表示易变的意思，在 Java 中，被该关键字修饰的变量不会被默认的序列化机制序列化。
table是一个Node类型的数组，称为哈希桶或哈希表，其中每个元素指向一个单向链表，链表中每一个节点表示一个键值对。Node是一个内部类，他的实例变量和构造方法如下：

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

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
}

1、hash是key的hash值，存储hash值是为了加快计算。
2、添加第一个元素时默认分配大小为16，但并不是size大于16时再进行扩展，什么时候扩展和threshold有关
3、threshold标识阈值，当size（键值对个数）大于等于threshold时考虑进行扩展。
4、loadFactor是负载因子，表示整体上table被占用的成都，是一个浮点数，默认为0.75，可以通过构造方法进行修改；
PS：一般来说threshold=table.length(默认16)*loadFactor

put方法大致逻辑（该逻辑基于jdk1.7）

1.8的逻辑稍微复杂可参考上面的文章

这里借鉴网上的一张图，对于1.8的逻辑描述：

get方法（jdk1.8）

关于get和put的方法详细介绍可以参考文首引用的文章，写的相当不错

remove方法（jdk1.8）

该部分转自：https://blog.****.net/weixin_42340670/article/details/81139900

/**
* 从HashMap中删除掉指定key对应的键值对，并返回被删除的键值对的值
* 如果返回空，说明key可能不存在，也可能key对应的值就是null
* 如果想确定到底key是否存在可以使用containsKey方法
*/
public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e; // 定义一个节点变量，用来存储要被删除的节点（键值对）
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?null : e.value; // 调用removeNode方法
}

/**
* 方法为final，不可被覆写，子类可以通过实现afterNodeRemoval方法来增加自己的处理逻辑（解析中有描述）
*
* @param hash key的hash值，该值是通过hash(key)获取到的
* @param key 要删除的键值对的key
* @param value 要删除的键值对的value，该值是否作为删除的条件取决于matchValue是否为true
* @param matchValue 如果为true，则当key对应的键值对的值equals(value)为true时才删除；否则不关心value的值
* @param movable 删除后是否移动节点，如果为false，则不移动
* @return 返回被删除的节点对象，如果没有删除任何节点则返回null
*/
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                            boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index; // 声明节点数组、当前节点、数组长度、索引值
    /*
     * 如果 节点数组tab不为空、数组长度n大于0、根据hash定位到的节点对象p（该节点为 树的根节点 或 链表的首节点）不为空
     * 需要从该节点p向下遍历，找到那个和key匹配的节点对象
     */
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node<K,V> node = null, e; K k; V v; // 定义要返回的节点对象，声明一个临时节点变量、键变量、值变量
 
        // 如果当前节点的键和key相等，那么当前节点就是要删除的节点，赋值给node
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            node = p;
 
        /*
         * 到这一步说明首节点没有匹配上，那么检查下是否有next节点
         * 如果没有next节点，就说明该节点所在位置上没有发生hash碰撞, 就一个节点并且还没匹配上，也就没得删了，最终也就返回null了
         * 如果存在next节点，就说明该数组位置上发生了hash碰撞，此时可能存在一个链表，也可能是一颗红黑树
         */
        else if ((e = p.next) != null) {
            // 如果当前节点是TreeNode类型，说明已经是一个红黑树，那么调用getTreeNode方法从树结构中查找满足条件的节点
            if (p instanceof TreeNode)
                node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
            // 如果不是树节点，那么就是一个链表，只需要从头到尾逐个节点比对即可    
            else {
                do {
                    // 如果e节点的键是否和key相等，e节点就是要删除的节点，赋值给node变量，调出循环
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                            (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
 
                    // 走到这里，说明e也没有匹配上
                    p = e; // 把当前节点p指向e，这一步是让p存储的永远下一次循环里e的父节点，如果下一次e匹配上了，那么p就是node的父节点
                } while ((e = e.next) != null); // 如果e存在下一个节点，那么继续去匹配下一个节点。直到匹配到某个节点跳出 或者 遍历完链表所有节点
            }
        }
 
        /*
         * 如果node不为空，说明根据key匹配到了要删除的节点
         * 如果不需要对比value值  或者  需要对比value值但是value值也相等
         * 那么就可以删除该node节点了
         */
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                (value != null && value.equals(v)))) {
            if (node instanceof TreeNode) // 如果该节点是个TreeNode对象，说明此节点存在于红黑树结构中，调用removeTreeNode方法（该方法单独解析）移除该节点
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            else if (node == p) // 如果该节点不是TreeNode对象，node == p 的意思是该node节点就是首节点
                tab[index] = node.next; // 由于删除的是首节点，那么直接将节点数组对应位置指向到第二个节点即可
            else // 如果node节点不是首节点，此时p是node的父节点，由于要删除node，所有只需要把p的下一个节点指向到node的下一个节点即可把node从链表中删除了
                p.next = node.next;
            ++modCount; // HashMap的修改次数递增
            --size; // HashMap的元素个数递减
            afterNodeRemoval(node); // 调用afterNodeRemoval方法，该方法HashMap没有任何实现逻辑，目的是为了让子类根据需要自行覆写
            return node;
        }
    }
    return null;
}

PS：(length-1) & hash 能得到key在table中的位置；因为length为2的幂次方 (length-1) & hash等同于求模运算h%length.

小结：

HashMap存取时都根据键的hash值，只在对应的链表中操作，不访问别的链表，在对应的链表进行操作时也是线比较hash值，如果hash值相同再用equals进行比较。这就要求，相同对象的hashCode返回值必须相同；
1、因为内部使用链表，红黑树，和哈希值的方式实现，所以保存和取值的效率都很高，为O(1),每个单向链表往往只有一个或少数节点，根据hash值就可以快速定位；
2、HashMap只能工的键值对没有顺序，因为hash值是随机的
	如果经常存取，且不要求顺序，那么HashMap是理想的选择。如果要求保持添加顺序，可以使用LinkedHashMap或TreeMap
3、 HashMap不是线程安全的，Java中还有一个Hashtable，他是java早起的容器类之一，实现了map接口，原理和HashMap类似，但没有特别的优化，它内部同事synchronized实现了线程安全。但是高并发场场景中推荐使用ConcurrentHashMap。

好了写的很多了，大家有什么指导或疑问欢迎评论沟通