Java Map 体系深度解析：HashMap 数据结构与线程安全实践

一、Map 体系全景图

Java 集合框架中的 Map 接口是键值对存储的核心抽象，其主流实现类呈现差异化特性：
实现类、数据结构、顺序特性、线程安全、时间复杂度

HashMap 数组+链表+红黑树 无序 否 O(1)~O(log n)
LinkedHashMap 双向链表维护顺序 插入/访问顺序 否 O(1)
TreeMap 红黑树 键自然/定制排序 否 O(log n)
Hashtable 数组+链表 无序 是 O(1)
ConcurrentHashMap 分段锁+CAS 无序 是 O(1)~O(log n)

二、HashMap 核心数据结构剖析

2.1 动态存储结构

// JDK 1.8+ 的节点定义
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
   
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;  // 链表指针
}

// 树化阈值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

存储结构演进策略：

初始使用链表处理哈希冲突

当链表长度 ≥8 且桶数组长度 ≥64 时树化

红黑树节点数 ≤6 时退化为链表

2.2 哈希扰动函数

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

通过高位异或运算增强哈希分散性，降低碰撞概率。

2.3 扩容机制

final Node