HashMap 是 Java 集合框架中的一个核心类，它实现了 Map 接口，提供了基于哈希表的键值对存储。以下是 HashMap 的主要实现细节：
一、基本结构
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数组（桶）：
HashMap内部维护了一个数组（通常称为“桶”或“table”），用于存储键值对。数组的每个元素都是一个链表（在 Java 8 及以后，如果链表长度超过一定阈值，链表会转换为红黑树以提高性能）。 -
链表/红黑树：在
HashMap中，每个桶可能包含一个或多个键值对（取决于哈希冲突的程度）。在 Java 8 之前，桶中的元素以链表的形式存储。从 Java 8 开始，如果桶中的链表长度超过 8 且数组大小大于等于 64，链表将转换为红黑树，以优化查找性能。 -
哈希函数：
HashMap使用一个哈希函数来计算键的哈希值，然后将哈希值映射到数组的一个索引上。理想情况下，哈希函数应该能够将不同的键均匀地分布到数组的各个桶中。
二、重要字段
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：默认的初始容量（16）。MAXIMUM_CAPACITY：允许的最大容量（2^30）。DEFAULT_LOAD_FACTOR：默认的负载因子（0.75）。负载因子用于衡量哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满。threshold：扩容的阈值，当哈希表中的键值对数量超过这个值时，哈希表会进行扩容。size：当前哈希表中键值对的数量。modCount：记录HashMap结构被修改的次数，用于快速失败（fail-fast）机制。
三、主要方法
- put(K key, V value)：将键值对添加到哈希表中。如果键已经存在，则更新其值。
- get(Object key)：根据键获取值。如果键不存在，则返回
null。 - remove(Object key)：根据键移除键值对。
- containsKey(Object key)：检查哈希表中是否包含指定的键。
- containsValue(Object value)：检查哈希表中是否包含指定的值。
- size()：返回哈希表中键值对的数量。
- isEmpty()：检查哈希表是否为空。
- clear()：清空哈希表中的所有键值对。
四、扩容机制
当哈希表中的键值对数量超过扩容阈值（threshold）时，HashMap 会自动扩容。扩容过程包括创建一个新的数组（容量通常是原数组的两倍），然后重新计算每个键的哈希值并将键值对重新插入到新的数组中。
五、线程安全性
HashMap 不是线程安全的。如果多个线程同时访问一个 HashMap 实例而没有适当的同步机制，可能会导致数据不一致和竞争条件。在需要线程安全的场景中，可以使用 ConcurrentHashMap 或在访问 HashMap 时使用外部同步。
六、性能特点
- 时间复杂度：在理想情况下（即哈希函数分布均匀且没有哈希冲突），
HashMap的get和put操作的时间复杂度都是 O(1)。然而，在存在哈希冲突的情况下，时间复杂度可能会退化为 O(n)（n 是桶中链表或红黑树的长度）。 - 空间复杂度：
HashMap的空间复杂度主要取决于其容量和负载因子。随着键值对数量的增加，HashMap可能会自动扩容以容纳更多的键值对。
综上所述，HashMap 是一个高效的键值对存储结构，适用于大多数需要快速查找和插入操作的场景。然而，在需要线程安全或有序键存储的场景中，可能需要考虑其他数据结构或同步机制。
