HashMap 是 Java 集合框架的一部分，它实现了 Map 接口，并允许存储键值对。HashMap 的底层实现基于哈希表，通过哈希函数将键映射到存储桶中，从而实现高效的插入、删除和查找操作。以下是 HashMap 底层实现的一些关键点：

1. 数组 + 链表 + 红黑树：

   • 在 Java 8 及以后的版本中，HashMap 的内部实现由数组（称为桶或存储桶）和链表组成。当链表长度超过一定阈值（默认为 8）时，链表会转换为红黑树，以优化性能。当树的大小小于 6 时，它会退化为链表。
   • 这种设计结合了数组和链表的优点，数组提供了快速的随机访问，而链表则允许动态地扩展存储桶的大小。红黑树的引入进一步提高了性能，特别是在处理大量哈希冲突时。

2. 哈希函数：

   • HashMap 使用哈希函数将键转换为数组的索引。这样，可以通过计算键的哈希值来快速定位到存储桶中的位置。
   • 理想情况下，哈希函数应该能够将键均匀地分布到存储桶中，以减少哈希冲突。

3. 负载因子和扩容：

   • HashMap 有一个重要的参数叫做负载因子（load factor），它决定了何时需要对 HashMap 进行扩容。负载因子是一个介于 0（不含）和 1（含）之间的浮点数，其默认值为 0.75。
   • 当 HashMap 中的元素数量超过数组长度与负载因子的乘积时，HashMap 会进行扩容，即创建一个新的、容量更大的数组，并将原数组中的元素重新哈希到新数组中。
   • 扩容是一个相对昂贵的操作，因为它涉及到重新计算所有元素的哈希值和重新分配元素到新的存储桶中。因此，合理设置负载因子可以在空间和时间之间取得平衡。

4. 哈希冲突处理：

   • 当两个或多个键的哈希值相同时，就会发生哈希冲突。HashMap 通过链表或红黑树来处理哈希冲突。当两个键的哈希值相同时，它们会被存储在同一个存储桶中的链表或红黑树中。
   • 在查找元素时，首先根据键的哈希值定位到存储桶，然后遍历链表或红黑树来找到对应的元素。

5. 线程安全性：

   • HashMap 不是线程安全的。如果多个线程同时修改 HashMap，可能会导致数据不一致或其他不可预测的行为。在多线程环境中，应该使用 ConcurrentHashMap 或其他线程安全的集合类。

了解 HashMap 的底层实现有助于更好地理解其性能特点和使用场景，从而更有效地使用它。