开篇

本文基于 jdk1.8 讲述 HashMap 的 hash 算法，但是不会详细介绍其他相关内容(比如用法，底层数据结构)。所以必须事先知晓下面几点：

HashMap 的底层数据结构是数组，在数组的基础上再去考虑链表或者红黑树

put 一个 key-value 时，会先计算出在数组中的索引位置，再考虑剩下的步骤

位运算操作(异或，与)

java 运算符优先级

正文

HashMap 是基于 key-value 形式存放元素的，所使用的方法是 put(key, value)。

1. HashMap 的 put 方法源码

// 再次强调这是 jdk1.8 源码

public V put(K key, V value) {

// 这里调用 putVal() 方法

// 传入的第一个参数：是根据 key 计算出的 hash 值

return putVal(hash(key), key, value, false, true);

}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {

Node[] tab; Node p; int n, i;

// 获取数组的长度

if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)

n = (tab = resize()).length;

// 计算元素在数组中的索引位置

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

else {

// 忽略部分代码

}

}

2. 从上面的源码中提取出两个代码片段

2.1 片段 1 - 计算 hash 值

static final int hash(Object key) {

int h;

return (key == null) ?

0 :

(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

}

如果 key 为 null，hash == 0

否则

先取出 key 的 hashCode 值，得到 h1

然后对 h1 右移 16 位，得到 h2

最后将 h1 和 h2 进行异或运算，得到最终的 hash 值

举个例子吧：

先获得 key 的 hashCode 值，得到 h1

1111 1111 1111 1111 1010 1010 1010 1010

对 h1 右移 16 位，得到 h2

0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111

最后将 h1 和 h2 进行异或运算

1111 111 1111 1111 0101 0101 0101 0101

图解 1

图解 2

结论如下：

1. 最终结果就是将 h1 的高 16 位 和低 16位进行了异或运算。

2. 达到的效果就是混合原始哈希码的高位和低位，以此来加大低位的随机性。

3. 顺带着，低 16 位可以同时拥有高 16 位的信息。

2.2 片段 2 - 计算元素在数组中的索引位置

i = (n - 1) & hash

如果让我们来做，通常会想到用下面取模的方式计算索引。

i = hash % n

其实，上面两种算法得到的结果是一样的(自行验证)，就当这是一个数学公式吧。

【前提是 HashMap 的数组长度要取2的整次幂，这也说明了为什么 HashMap 的初始容量不能随便给】

但是两者相比而言，位运算的效率会更高，所以 HashMap 用了第一种算法。

总结

当 HashMap 的数组长度是 2 的整次幂时，(n - 1) & hash与 hash % n计算的结果是等价的，而后者是更容易想到的办法，前者是更有效率的办法。

HashMap 的 hash 算法(看起来分了好几步),其实就是把 hashCode 值的高 16 位 与 低 16 位进行了异或运算，目的就是增大随机性。