解剖HashMap的put流程 ＜一＞ （JDK 1.8）
HashMap 的put流程中，为什么第一步是计算 Key 的哈希值？本文从 "是什么"、"解决什么问题" 和 "如何计算" 三个维度来理解。
具体来说，put方法的大致流程是：
因此，计算哈希值是整个流程的起点，没有哈希值就无法确定元素应该存在哪里。
二、计算哈希值能解决什么问题？
核心解决 "如何将任意类型的 Key 高效映射到固定范围的数组索引" 的问题，具体体现在：
-
实现快速定位：
数组的优势是 "随机访问"（通过索引直接定位元素，时间 O (1)），但数组索引是整数且范围固定（0~n-1）。哈希值通过计算能将任意类型的 Key（如 String、自定义对象等）转换为整数，再进一步映射到数组索引，从而利用数组的高效访问特性。 -
减少哈希冲突概率：链接：什么是哈希冲突
好的哈希计算能让不同的 Key 尽量生成不同的哈希值，从而均匀分布到数组的不同位置，避免大量元素集中在同一个索引（减少链表 / 红黑树的长度），保证操作效率。 -
适配数组容量：
哈希值经过处理后能被限制在数组容量范围内（如通过hash & (n-1)计算索引），确保元素不会存储到数组之外。
三、哈希值的计算过程（JDK 1.8）
HashMap 对 Key 的哈希值计算分为三步，层层优化以保证分布均匀性：
1. 调用 Key 的hashCode()方法
每个对象（包括自定义对象）都继承了Object类的hashCode()方法，返回一个 32 位整数。
- 例如：
"abc".hashCode()的结果是96354；Integer.valueOf(100).hashCode()的结果是100。 - 作用：将任意类型的 Key 转换为一个整数（哈希值的基础）。
2. 扰动函数（二次哈希）
直接使用hashCode()的结果可能导致 "高位特征被忽略"（因为数组容量通常较小，如初始 16，计算索引时只会用到哈希值的低几位）。因此 JDK 1.8 通过扰动函数混合高位和低位：
static final int hash(Object key) {int h;// key为null时哈希值为0；否则将hashCode与自身右移16位的结果异或return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
- 原理：将哈希值的高 16 位与低 16 位进行异或（
^），让高位的特征 "混入" 低位，增加哈希值的随机性。 - 例：若
hashCode()结果为0x12345678，右移 16 位后为0x00001234，异或后得到0x1234444c，高低位特征均被保留。
3. 计算数组索引
通过位运算将扰动后的哈希值映射到数组容量范围内：
// n为数组容量（必须是2的幂，如16、32等）
int index = hash & (n - 1);
- 等价于
hash % n（取模运算），但位运算&效率更高。 - 例：当容量
n=16时，n-1=15（二进制1111），任意哈希值与15做&运算，结果一定在0~15之间（符合数组索引范围）。
最后归纳
- 第一步是计算哈希值：这是 HashMap 将 Key 映射到数组索引的基础，是实现高效存取的前提。
- 解决的核心问题：将任意类型 Key 转换为可用于数组索引的整数，同时通过优化分布减少冲突，保证效率。
- 计算逻辑：
hashCode()→ 扰动函数（混合高低位） → 位运算（hash & (n-1)）→ 得到索引。
这种设计既利用了数组的快速访问特性，又通过哈希优化平衡了时间和空间效率，是 HashMap 高性能的关键。