HashMap通過哈希算法將鍵映射為數(shù)組索引實現(xiàn)快速存取，1.先調(diào)用hashCode()獲取哈希值，再通過擾動函數(shù)處理并取模確定索引位置；2.使用鏈表解決哈希沖突，Java 8后鏈表過長會轉(zhuǎn)為紅黑樹以提升查找效率；3.擴容時負載因子默認0.75，超過閾值則rehashing擴大數(shù)組容量；4.可預設(shè)初始容量以減少擴容次數(shù)提升性能。
Java 的 HashMap 是一個非常常用的集合類，內(nèi)部實現(xiàn)其實挺巧妙的。它通過哈希算法把鍵（Key）映射成數(shù)組索引，從而實現(xiàn)快速的插入和查找。但具體是怎么做到的？我們來拆解幾個關(guān)鍵點。
哈希計算與數(shù)組索引
HashMap 內(nèi)部使用一個數(shù)組來存儲數(shù)據(jù)，每個元素是一個 Node（或者叫 Entry）。當你放入一個鍵值對時，HashMap 會先調(diào)用 key 的 hashCode() 方法獲取一個整數(shù)哈希值，然后通過一個“擾動函數(shù)”再次處理這個哈希值，最后通過取模運算確定在數(shù)組中的位置（也就是 index）。
舉個例子：
假設(shè)數(shù)組長度是 16，某個 key 的 hash 值經(jīng)過處理后是 35，那 index 就是 35 % 16 = 3，所以這個節(jié)點會被放在數(shù)組下標為 3 的位置。
需要注意的是：
- 如果兩個不同的 key 計算出相同的 index，就會發(fā)生哈希碰撞
- Java 8 中引入了紅黑樹優(yōu)化頻繁碰撞的情況（后面會講）
哈希沖突的解決方式
HashMap 使用鏈表法來處理哈希沖突。也就是說，當多個 key 被映射到同一個數(shù)組下標時，它們會被串在一個鏈表中。
比如你有三個 key-value 對，都落在 index=5 的位置上，那它們會在數(shù)組的第 5 個位置形成一個鏈表。每次查找的時候，需要遍歷這個鏈表進行 key 的比較（equals）。
從 Java 8 開始，如果鏈表長度超過閾值（默認是 8），鏈表會轉(zhuǎn)換為紅黑樹，這樣可以將查找的時間復雜度從 O(n) 降低到 O(log n)，提升性能。
不過要注意：
- 紅黑樹的轉(zhuǎn)換是有代價的，只有在頻繁發(fā)生沖突時才劃算
- 當樹中元素減少到 6 個以下時，又會退化回鏈表
擴容機制：負載因子與 rehashing
HashMap 不是固定大小的，它會根據(jù)數(shù)據(jù)量自動擴容。決定是否擴容的關(guān)鍵因素是負載因子（load factor），默認是 0.75。
舉個實際的例子：
如果你初始化了一個 HashMap，默認容量是 16，那么當 put 進第 16 * 0.75 = 12 個元素時，HashMap 會擴容為原來的兩倍（變成 32），并重新計算所有 key 的 index，這個過程叫做 rehashing。
擴容雖然能避免過多的哈希沖突，但也有成本：
- 需要新建一個更大的數(shù)組
- 把舊數(shù)據(jù)全部重新 hash 并插入新數(shù)組
- 多線程下還可能引發(fā)死循環(huán)（HashMap 不是線程安全的）
初始容量設(shè)置的小技巧
如果你提前知道大概要放多少個元素，建議構(gòu)造 HashMap 時指定初始容量。這樣可以減少擴容次數(shù)，提高性能。
比如你要放 100 個元素，默認負載因子是 0.75，那至少需要 100 / 0.75 ≈ 134 的容量。為了避免多次擴容，可以直接這樣創(chuàng)建：
Map<String, String> map = new HashMap<>(134);
當然，也可以稍微留點余地，設(shè)成 150 或者 200 都沒問題。
基本上就這些。HashMap 的設(shè)計很聰明，但也有一些小細節(jié)容易被忽略，比如 hash 的二次擾動、鏈表轉(zhuǎn)紅黑樹的閾值、擴容時機等等。理解這些，對寫出更高效的代碼還是很有幫助的。
以上是Java Hashmap在內(nèi)部如何工作？的詳細內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！
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