ArrayList:

ArrayList(int initialCapacity) 是ArrayList实现的比较重要的构造函数，虽然，我们不常用它，但是某认的构造函数正是调用的该带参数：initialCapacity 的构造函数来实现的。 其中参数：initialCapacity 表示我们构造的这个ArrayList列表的初始化容量是多大。如果调用默认的构造函数，则表示默认调用该参数为initialCapacity =10 的方式，来进行构建一个ArrayList列表对象。

为了更好的理解这个initialCapacity 参数的概念，我们先看看ArrayList在Sun 提供的源码中的实现方式。先看一下它的属性有哪些：

ArrayList 继承了AbstractList 我们主要看看ArrayList中的属性就可以了。

ArrayList中主要包含2个属性：

u       private transient Object elementData[];

u       private int size;

其中数组:：elementData[] 是列表的实现核心属性：数组。 我们使用该数组来进行存放集合中的数据。而我们的初始化参数就是该数组构建时候的长度，即该数组的length属性就是initialCapacity 参数。

Keys：transient表示被修饰的属性不是对象持久状态的一部分，不会自动的序列化。

第2个属性：size表示列表中真实数据的存放个数。

我们再来看一下ArrayList的构造函数,加深一下ArrayList是基于数组的理解。

从源码中可以看到默认的构造函数调用的就是带参数的构造函数： 

public ArrayList(int initialCapacity)

不过参数initialCapacity＝10　。

我们主要看ArrayList(int initialCapacity)　这个构造函数。可以看到：

this.elementData = new Object[initialCapacity];

我们就是使用的initialCapacity　这个参数来创建一个Object数组。而我们所有的往该集合对象中存放的数据，就是存放到了这个Object数组中去了。

我们在看看另外一个构造函数的源码：

这里，我们先看size() 方法的实现形式。它的作用即是返回size属性值的大小。然后我们再看另外一个构造函数public ArrayList(Collection c)　，该构造函数的作用是把另外一个容器对象中的元素存放到当前的List 对象中。

可以看到，首先，我们是通过调用另外一个容器对象C 的方法size()来设置当前的List对象的size属性的长度大小。

    接下来，就是对elementData　数组进行初始化，初始化的大小为原先容器大小的1.1倍。最后，就是通过使用容器接口中的Object[] toArray(Object[] a)　方法来把当前容器中的对象都存放到新的数组elementData　中。这样就完成了一个ArrayList 的建立。

    可能大家会存在一个问题，那就是，我们建立的这个ArrayList　是使用数组来实现的，但是数组的长度一旦被定下来，就不能改变了。而我们在给ArrayList对象中添加元素的时候，却没有长度限制。这个时候，ArrayList　中的elementData　属性就必须存在一个需要动态的扩充容量的机制。我们看下面的代码，它描述了这个扩充机制：

这个方法的作用就是用来判断当前的数组是否需要扩容，应该扩容多少。其中属性：modCount是继承自父类，它表示当前的对象对elementData数组进行了多少次扩容，清空，移除等操作。该属性相当于是一个对于当前List 对象的一个操作记录日志号。　我们主要看下面的代码实现：

1.      首先得到当前elementData　属性的长度oldCapacity。

2.      然后通过判断oldCapacity和minCapacity参数谁大来决定是否需要扩容

n         如果minCapacity大于oldCapacity，那么我们就对当前的List对象进行扩容。扩容的的策略为：取(oldCapacity * 3)/2 + 1和minCapacity之间更大的那个。然后使用数组拷贝的方法，把以前存放的数据转移到新的数组对象中

n         如果minCapacity不大于oldCapacity那么就不进行扩容。

下面我们看看上的那个ensureCapacity方法的是如何使用的:

上的两个ａｄｄ方法都是往List 中添加元素。每次在添加元素的时候，我们就需要判断一下，是否需要对于当前的数组进行扩容。

我们主要看看  public boolean add(Object o)方法，可以发现在添加一个元素到容器中的时候，首先我们会判断是否需要扩容。因为只增加一个元素，所以扩容的大小判断也就为当前的size+1来进行判断。然后，就把新添加的元素放到数组elementData中。

第二个方法public boolean addAll(Collection c)也是同样的原理。将新的元素放到elementData数组之后。同时改变当前List 对象的size属性。

    类似的List 中的其他的方法也都是基于数组进行操作的。大家有兴趣可以看看源码中的更多的实现方式。

    最后我们再看看如何判断在集合中是否已经存在某一个对象的：

由源码中我们可以看到，public boolean contains(Object elem)方法是通过调用public int indexOf(Object elem)方法来判断是否在集合中存在某个对象elem。我们看看indexOf方法的具体实现。

u       首先我们判断一下elem　对象是否为null　，如果为null的话，那么遍历数组elementData　把第一个出现null的位置返回。

u       如果elem不为null 的话，我们也是遍历数组elementData　，并通过调用elem对象的equals()方法来得到第一个相等的元素的位置。

这里我们可以发现，ArrayList中用来判断是否包含一个对象，调用的是各个对象自己实现的equals()方法。在前面的高级特性里面，我们可以知道：如果要判断一个类的一个实例对象是否等于另外一个对象，那么我们就需要自己覆写Object类的public boolean equals(Object obj) 方法。如果不覆写该方法的话，那么就会调用Object的equals()方法来进行判断。这就相当于比较两个对象的内存应用地址是否相等了。

    在集合框架中，不仅仅是List，所有的集合类，如果需要判断里面是否存放了的某个对象，都是调用该对象的equals()方法来进行处理的。

HASHMAP。

因为HashMap里面使用Hash算法，所以在理解HashMap之前，我们需要先了解一下Hash算法和Hash表。

Hash，一般翻译做“散列”，也有直接音译为"哈希"的，就是把任意长度的输入（又叫做 预映射， pre-image），通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能 会散列成相同的输出，而不可能从散列值来唯一的确定输入值。

说的通俗一点，Hash算法的意义在于提供了一种快速存取数据的方法,它用一种算法建立键值与真实值之间的对应关系,(每一个真实值只能有一个键值,但是一个键值可以对应多个真实值),这样可以快速在数组等里面存取数据。

看下图：

我们建立一个HashTable（哈希表），该表的长度为N，然后我们分别在该表中的格子中存放不同的元素。每个格子下面存放的元素又是以链表的方式存放元素。

u       当添加一个新的元素Entry 的时候，首先我们通过一个Hash函数计算出这个Entry元素的Hash值hashcode。通过该hashcode值，就可以直接定位出我们应该把这个Entry元素存入到Hash表的哪个格子中，如果该格子中已经存在元素了，那么只要把新的Entry元存放到这个链表中即可。

u       如果要查找一个元素Entry的时候，也同样的方式，通过Hash函数计算出这个Entry元素的Hash值hashcode。然后通过该hashcode值，就可以直接找到这个Entry是存放到哪个格子中的。接下来就对该格子存放的链表元素进行逐个的比较查找就可以了。

 举一个比较简单的例子来说明这个算法的运算方式：

假定我们有一个长度为8的Hash表（可以理解为一个长度为8的数组）。在这个Hash表中存放数字：如下表

0	1	2	3	4	5	6	7
32	9		11	44	45	6	23
	57			12
	89

假定我们的Hash函数为：

Hashcode = X%8    -------- 对8 取余数

其中X就是我们需要放入Hash表中的数字，而这个函数返回的Hashcode就是Hash码。

假定我们有下面10个数字需要依次存入到这个Hash表中：

11 , 23 , 44 , 9 , 6 , 32 , 12 , 45 , 57 , 89

通过上面的Hash函数，我们可以得到分别对应的Hash码：

11――3 ; 23――7　；44――4　；9――1；6――6；32――0；12――4；45――5；57――1；89――1；

计算出来的Hash码分别代表，该数字应该存放到Hash表中的哪个对应数字的格子中。如果改格子中已经有数字存在了，那么就以链表的方式将数字依次存放在该格子中，如下表：

0	1	2	3	4	5	6	7
32	9		11	44	45	6	23
	57			12
	89

Hash表和Hash算法的特点就是它的存取速度比数组差一些，但是比起单纯的链表，在查找和存储方面却要好很多。同时数组也不利于数据的重构而排序等方面的要求。

更具体的说明，读者可以参考数据结构相关方面的书籍。

简单的了解了一下Hash算法后，我们就来看看HashMap的属性有哪些：

里面最重要的3个属性：

n         transient Entry[] table: 用来存放键值对的对象Entry数组，也就是Hash表

n         transientint size：当前Map中存放的键值对的个数

n         finalfloat loadFactor：负载因子，用来决定什么情况下应该对Entry进行扩容

我们Entry对象是Map接口中的一个内部接口。即是使用它来保存我们的键值对的。

我们看看这个Entry内部接口在HashMap中的实现：

通过查看源码，我们可以看到Entry类有点类似一个单向链表。其中：

        final Object key　和　Object value;存放的就是我们放入Map中的键值对。

而属性Entry next;表示当前键值对的下一个键值对是哪个Entry。

接下来，我们看看HashMap的主要的构造函数：

我们主要看看public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

因为，另外两个构造函数实行也是同样的方式进行构建一个HashMap 的。

该构造函数：

1.         首先是判断参数int initialCapacity和float loadFactor是否合法

2.         然后确定Hash表的初始化长度。确定的策略是：通过传进来的参数initialCapacity来找出第一个大于它的2的次方的数。比如说我们传了18这样的一个initialCapacity参数，那么真实的table数组的长度为2的5次方，即32。之所以采用这种策略来构建Hash表的长度，是因为2的次方的运算对于现代的处理器来说，可以通过一些方法得到更加好的执行效率。

3.         接下来就是得到重构因子（threshold）了，这个属性也是HashMap中的一个比较重要的属性，它表示，当Hash表中的元素被存放了多少个之后，我们就需要对该Hash表进行重构。

4.         最后就是使用得到的初始化参数capacity 来构建Hash表：Entry[] table。

下面我们看看一个键值对是如何添加到HashMap中的。

该put方法是用来添加一个键值对（key-value）到Map中，如果Map中已经存在相同的键的键值对的话，那么就把新的值覆盖老的值，并把老的值返回给方法的调用者。如果不存在一样的键，那么就返回null。我们看看方法的具体实现：

1.         首先我们判断如果key为null则使用一个常量来代替该key值，该行为在方法maskNull（）终将key替换为一个非null的对象k。

2.         计算key值的Hash码：hash

3.         通过使用Hash码来定位，我们应该把当前的键值对存放到Hash表中的哪个格子中。indexFor()方法计算出的结果：i 就是Hash表（table）中的下标。

4.         然后遍历当前的Hash表中table[i]格中的链表。从中判断已否已经存在一样的键(Key)的键值对。如果存在一样的key的键，那么就用新的value覆写老的value，并把老的value返回

5.         如果遍历后发现没有存在同样的键值对，那么就增加当前键值对到Hash表中的第i个格子中的链表中。并返回null。

最后我们看看一个键值对是如何添加到各个格子中的链表中的：

我们先看void addEntry(int hash, Object key, Object value, int bucketIndex)方法，该方法的作用就用来添加一个键值对到Hash表的第bucketIndex个格子中的链表中去。这个方法作的工作就是：

1.         创建一个Entry对象用来存放键值对。

2.         添加该键值对 ---- Entry对象到链表中

3.         最后在size属性加一，并判断是否需要对当前的Hash表进行重构。如果需要就在void resize(int newCapacity)方法中进行重构。

之所以需要重构，也是基于性能考虑。大家可以考虑这样一种情况，假定我们的Hash表只有4个格子，那么我们所有的数据都是放到这4个格子中。如果存储的数据量比较大的话，例如100。这个时候，我们就会发现，在这个Hash表中的4个格子存放的4个长长的链表。而我们每次查找元素的时候，其实相当于就是遍历链表了。这种情况下，我们用这个Hash表来存取数据的性能实际上和使用链表差不多了。

但是如果我们对这个Hash表进行重构，换为使用Hash表长度为200的表来存储这100个数据，那么平均2个格子里面才会存放一个数据。这个时候我们查找的数据的速度就会非常的快。因为基本上每个格子中存放的链表都不会很长，所以我们遍历链表的次数也就很少，这样也就加快了查找速度。但是这个时候又存在了另外的一个问题。我们使用了至少200个数据的空间来存放100个数据，这样就造成至少100个数据空间的浪费。在速度和空间上面，我们需要找到一个适合自己的中间值。在HashMap中我们通过负载因子（loadFactor）来决定应该什么时候应该重构我们的Hash表，以达到比较好的性能状态。

我们再看看重构Hash表的方法：void resize(int newCapacity)是如何实现的：

它的实现方式比较简单：

1.      首先判断如果Hash表的长度已经达到最大值，那么就不进行重构了。因为这个时候Hash表的长度已经达到上限，已经没有必要重构了。

2.      然后就是构建新的Hash表

3.      把老的Hash表中的对象数据全部转移到新的Hash表newTable中，并设置新的重构因子threshold

对于HashMap中的实现原理，我们就分析到这里。大家可能会发现，HashCode的计算，是用来定位我们的键值对应该放到Hash表中哪个格子中的关键属性。而这个HashCode的计算方法是调用的各个对象自己的实现的hashCode()方法。而这个方法是在Object对象中定义的，所以我们自己定义的类如果要在集合中使用的话，就需要正确的覆写hashCode() 方法。下面就介绍一下应该如何正确覆写hashCode()方法

覆写hashCode()

在明白了HashMap具有哪些功能，以及实现原理后，了解如何写一个hashCode()方法就更有意义了。当然，在HashMap中存取一个键值对涉及到的另外一个方法为equals ()，

    设计hashCode（）时最重要的因素就是：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该生成同样的值。如果在将一个对象用put（）方法添加进HashMap时产生一个hashCode()值，而用get()取出时却产生了另外一个hashCode()值，那么就无法重新取得该对象了。所以，如果你的hashCode()方法依赖于对象中易变的数据，那用户就要小心了，因为此数据发生变化时，hashCode()就会产生一个不同的hash码，相当于产生了一个不同的“键”。

此外，也不应该使hashCode()依赖于具有唯一性的对象信息，尤其是使用this的值，这只能产生很糟糕的hashCode()。因为这样做无法生成一个新的“键”，使之与put()种原始的“键值对”中的“键”相同。例如，如果我们不覆写Object的hashCode()方法，那么调用该方法的时候，就会调用Object的hashCode()方法的默认实现。Object的hashCode（）方法，返回的是当前对象的内存地址。下次如果我们需要取一个一样的“键”对应的键值对的时候，我们就无法得到一样的hashCode值了。因为我们后来创建的“键”对象已经不是存入HashMap中的那个内存地址的对象了。