1. 底層數據結構

• 數組+鏈表+紅黑樹（JDK 1.8+）：
  • 數組（Node[] table）存儲桶（bucket），每個桶是鏈表或紅黑樹的頭節點。
  • 鏈表解決哈希沖突，當鏈表長度 ≥ 8 且數組容量 ≥ 64 時轉為紅黑樹（查找復雜度從O(n)優化到O(log n)）。

2. 核心方法原理

• put()流程：

  1. 計算鍵的哈希值（hash(key)），通過擾動函數（高16位異或低16位）減少沖突。
  2. 定位桶位置：index = (n - 1) & hash。
  3. 若桶為空直接插入；若沖突則遍歷鏈表/紅黑樹：
     • 相同key：覆蓋舊值；
     • 不同key：尾插法（JDK 1.8）或樹化（鏈表長度 ≥ 8）。
  4. 擴容條件：元素數 > 容量 × 負載因子（默認0.75）。

• get()流程：通過哈希值定位桶，遍歷鏈表/紅黑樹，用equals()匹配key。

3. 擴容機制

• 容量翻倍：新建2倍數組，重新哈希遷移數據（JDK 1.8優化：僅需判斷高位哈希位，減少重新計算）。
• 線程不安全問題：多線程擴容可能導致死循環（JDK 1.7頭插法）或數據丟失。

4. 線程安全與替代方案

• 非線程安全：多線程操作需使用ConcurrentHashMap（分段鎖/CAS）或Collections.synchronizedMap。

5. 關鍵參數與優化

• 初始容量：默認16，建議預估設置以減少擴容開銷。
• 哈希沖突優化：重寫hashCode()和equals()確保鍵對象分布均勻。

6. 與其他Map對比

特性	HashMap	LinkedHashMap	TreeMap
順序性	無序	插入/訪問順序	鍵的自然/自定義排序
線程安全	否	否	否
適用場景	高頻增刪查	需保留插入順序	需排序或范圍查詢

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總結：HashMap通過哈希表實現高效查詢（平均O(1)），但需注意哈希沖突、擴容成本及線程安全問題。JDK 1.8引入紅黑樹優化極端情況性能，適用于單線程高頻操作場景。