Java HashMap原理：高效键值存储的秘密

Java 中的 HashMap 是基于哈希表实现的键值对存储结构，它的核心目标是高效地通过键（Key）快速存取对应的值（Value）。以下是其工作原理的通俗易懂解析：

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1. 哈希表的基本思想

• 核心逻辑：将键（Key）通过哈希函数（Hash Function）计算出一个数值（哈希值），这个数值对应数组（桶数组）的某个索引位置。
• 理想情况：每个键的哈希值唯一，直接定位到数组的一个空槽位，实现 O(1) 时间复杂度的存取。
• 现实问题：哈希冲突（不同键的哈希值可能相同）。例如，键 “A” 和键 “B” 可能计算出相同的索引。

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2. 解决哈希冲突的机制：链地址法（拉链法）

• 链表存储冲突元素
  每个数组的槽位（桶）实际上是一个链表头节点（JDK 8前）或可能升级为红黑树（JDK 8后）。

  • 插入冲突键值对：若两个键的哈希值相同，它们会被放入同一个桶中，以链表形式链接（后插入的放在链表尾部）。
  • 查询冲突键值对：遍历链表，逐个对比键的内容（通过 equals() 方法）找到目标。

• 红黑树优化（JDK 8+）
  当链表长度超过 8（阈值），链表会转换为红黑树（树化），将查询时间复杂度从链表的 O(n) 优化到红黑树的 O(log n)，避免极端情况下的性能瓶颈。