HashMap 的实现原理

说一下 HashMap 的实现原理？

JDK1.7

HashMap的主干是一个Entry数组。Entry是HashMap的基本组成单元，每一个Entry包含一个key-value键值对。（其实所谓Map其实就是保存了两个对象之间的映射关系的一种集合），其中Key 和 Value 允许为null。这些个键值对（Entry）分散存储在一个数组当中，HashMap数组每一个元素的初始值都是Null。

骚戴理解：HashMap不能保证映射的顺序，插入后的数据顺序也不能保证一直不变（如1.8以前的扩容操作会导致顺序变化）

Entry是HashMap中的一个静态内部类.

  static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;//存储指向下一个Entry的引用，单链表结构
        int hash;//对key的hashcode值进行hash运算后得到的值，存储在Entry，避免重复计算

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

HashMap的总体结构如下

骚戴理解：简单来说，HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，如果定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度为O(n)，首先遍历链表，存在即覆盖，否则新增；对于查找操作来讲，仍需遍历链表，然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。所以，性能考虑，HashMap中的链表出现越少，性能才会越好。

JDK1.8

JDK 1.8 中 HashMap 的底层原理是采用数组+链表+红黑树的结构实现的，主要包括以下几个方面：

数组：HashMap 内部维护了一个数组，用于存储键值对。数组的长度是固定的，且必须是 2 的幂次方。
链表：数组中的每个元素都是一个链表的头结点，用于存储哈希值相同的键值对。当链表长度超过8(TREEIFY_THRESHOLD - 阈值)时，链表就自行转为红黑树，以提高查找效率。
红黑树：当链表长度超过一定阈值时，HashMap 会将链表转换为红黑树，以提高查找效率。红黑树是一种自平衡二叉查找树，它的查找、插入、删除等操作的时间复杂度都是 O(log n)。
扩容：当 HashMap 中的元素个数超过数组长度的 75% 时，HashMap 会进行扩容操作，即将数组长度扩大一倍，并重新计算每个元素在新数组中的位置。扩容操作会导致所有元素的位置发生变化，因此需要重新计算每个元素在新数组中的位置，这个过程比较耗时。
hash 函数：HashMap 会使用键对象的 hashCode() 方法计算出键的哈希值，然后根据哈希值计算出键值对在数组中的位置。
线程安全：JDK 1.8 中的 HashMap 是线程不安全的，如果多个线程同时对 HashMap 进行写操作，可能会导致数据丢失或者出现死循环等问题。如果需要在多线程环境下使用 HashMap，可以使用 ConcurrentHashMap。