HashMap這樣做有兩點原因

　　提升計算效率，更快算出元素的位置
　　減少雜湊碰撞，使得元素分佈均勻

提升計算效率
我們先看put方法的細節：

public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

其中hash(key)如下：

static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

hash()方法返回二次運算後的雜湊值即可。

putVal()方法：

可以看到，對於一個key，拿到hash(key)後，之後要確定這個key在陣列中的位置，我們一般傾向於對陣列長度length取餘，餘數是幾，就在陣列的第幾個位置上，簡單方便。

但對於機器而言，位運算永遠比取餘運算快得多，在length為2的整數次方的情況下（length-1得到的二進位制為全1），hash(key)%length能被替換成高效的hash(key)&（length-1）,兩者的結果是相等的。

減少雜湊碰撞
如果陣列長度是2的整數次方時，也就是一個偶數，length-1就是一個奇數，奇數的二進位制最後一位是1，因此不管hash(key)是多少，hash(key)&(length-1)的二進位制最後一位可能是0，也可能是1，取決於hash(key)。即如果hash(key)是奇數的話，則對映到陣列上第奇數個位置上。

如果length是一個奇數的話，length-1就是一個偶數，偶數的二進位制最後一位是0，則不管hash(key)是奇數還是偶數，該元素都會被對映到陣列上第偶數個位置上，奇數位置上沒有任何元素！

因此，陣列長度是一個2的整數次方時，雜湊碰撞的概率起碼能下降一半，而且所有元素也能均勻地分佈在陣列上。

JDK8的擴容機制

HashMap的容量變化通常存在以下幾種情況：

1. 空引數的建構函式：例項化的HashMap預設內部陣列是null，即沒有例項化。第一次呼叫put方法時，則會開始第一次初始化擴容，長度為16。
2. 有參建構函式：用於指定容量。會根據指定的正整數找到不小於指定容量的2的冪數，將這個數設定賦值給閾值（threshold）。第一次呼叫put方法時，會將閾值賦值給容量，然後讓。（因此並不是我們手動指定了容量就一定不會觸發擴容，超過閾值後一樣會擴容！！）
3. 之後超過閾值的擴容，容量變為原來的2倍，閾值也變為原來的2倍。（容量和閾值都變為原來的2倍時，負載因子還是不變）

JDK8的元素遷移

JDK8則因為巧妙的設計，效能有了大大的提升：由於陣列的容量是以2的冪次方擴容的，那麼一個Entity在擴容時，新的位置要麼在原位置，要麼在原長度+原位置的位置。原因如下圖：

陣列長度變為原來的2倍，表現在二進位制上就是多了一個高位參與陣列下標確定。此時，一個元素通過hash轉換座標的方法計算後，恰好出現一個現象：最高位是0則座標不變，最高位是1則座標變為“10000+原座標”，即“原長度+原座標”。如下圖：

因此，在擴容時，不需要重新計算元素的hash了，只需要判斷最高位是1還是0就好了。JDK8在遷移元素時是正序的，不會出現連結串列轉置的發生。

其他

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

>>>的含義，即無符號右移，高位補0。例如：

0111 1110 0000 1111 1011 0001 0101 1010
右移16位得到
0000 0000 0000 0000 0111 1110 0000 1111

一般來說，任意一個物件的雜湊值比較大，隨便例項化一個物件，得到它的hash值

轉換成2進位制後，得到

0011 1001 1010 0000 0101 0100 1010 0101
而HashMap的長度一般就在[1，2^16]左右，取length=16為例，那麼直接使用key的雜湊值&(length-1)後，得到

0011 1001 1010 0000 0101 0100 1010 0101
&
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
可見，運算後的結果對雜湊值的高位無效，即如果兩個不同物件的雜湊值僅僅在高位上不一樣的話，依然會存在雜湊衝突的情況。因此，我們現在打算讓運算後的結果對雜湊值的高位以及低位都有效。

而對雜湊值再次運算後，即使用key.hashCode()^ (h >>> 16)運算後，將雜湊值的低16位異或了高16位，讓高位與低位都影響到了對之後位置的選擇上。

為什麼使用^異或^能保證兩個數都能影響到最終的結果，而|中只要一個為1，不管對方是多少，結果都為1，&也是同樣的道理，有0則0。

區別兩個細微物件的不同，就要深挖其細微之處。因此要在最大程度上避免雜湊衝突，就越要使用到所有已知的特徵，不能認為細微就沒用。