HashMap是Java中常用的數據結構之一，它提供了高效的鍵值對存儲和檢索功能。下麵是HashMap底層的詳細原理介紹： 1. 數據結構：HashMap底層使用數組和鏈表（或紅黑樹）的組合實現。它通過哈希演算法將鍵轉換為數組索引，並將值存儲在對應索引位置上。 2. 哈希演算法：當我們向HashMap中 ...
HashMap是Java中常用的數據結構之一，它提供了高效的鍵值對存儲和檢索功能。下麵是HashMap底層的詳細原理介紹：
1. 數據結構：HashMap底層使用數組和鏈表（或紅黑樹）的組合實現。它通過哈希演算法將鍵轉換為數組索引，並將值存儲在對應索引位置上。
2. 哈希演算法：當我們向HashMap中存儲一個鍵值對時，HashMap會調用鍵的hashCode()方法來計算哈希碼（hash code）。哈希碼是一個整數，用於確定鍵值對在數組中的存儲位置。
3. 數組存儲：HashMap內部維護了一個Entry數組，用於存儲鍵值對。數組的每個位置稱為桶（bucket），每個桶可以存儲一個或多個鍵值對。數組的初始大小為16，可以根據需要進行動態擴容。
4. 解決哈希衝突：由於不同的鍵可能生成相同的哈希碼，可能會導致哈希衝突。當發生哈希衝突時，HashMap使用鏈表或紅黑樹來解決。在JDK 8之前，採用鏈表方式解決衝突；而在JDK 8及以後的版本，當鏈表長度超過一定閾值（預設為8）時，鏈表會自動轉化為紅黑樹，以提高查找效率。
5. 鍵值對存儲：HashMap的每個鍵值對被封裝在一個Entry對象中，包含鍵、值和指向下一個Entry的指針（在鏈表中）。當存儲一個鍵值對時，HashMap會根據哈希碼找到對應的桶，然後在桶中查找鍵是否已存在。如果存在相同的鍵，則更新對應的值；否則，將新的鍵值對添加到桶中。
6. 鍵的查找：當我們根據鍵來獲取值時，HashMap會根據鍵的哈希碼找到對應的桶，然後在桶中遍歷鏈表（或紅黑樹）進行查找。通過鍵的equals()方法比較鍵的值，找到匹配的鍵值對並返回對應的值。
7. 擴容機制：當HashMap中存儲的鍵值對數量超過容量的75%（載入因數預設值）時，HashMap會自動進行擴容。擴容會創建一個更大的數組，並將所有鍵值對重新分配到新的桶中，以減少哈希衝突，保持查找性能的穩定。
8. 性能分析：HashMap提供了常數時間（O(1)）的存儲和檢索操作，具有高效的性能。但在極端情況下，如果哈希碼計算不均勻或出現大量的哈希
衝突，鏈表或紅黑樹的遍歷操作可能會變為線性時間（O(n)）。
總體而言，HashMap通過哈希演算法將鍵值對分散存儲在數組的不同位置上，通過鏈表或紅黑樹解決哈希衝突，並提供高效的存儲和檢索功能。合理選擇哈希函數和適當調整載入因數可以提高HashMap的性能。
