Java 中的 `HashMap` 是一种基于哈希表的迷惑类，它已毕了 `Map` 接口。`HashMap` 允许使用 `null` 值和 `null` 键，且不保证映射的轨则。以下是 `HashMap` 的基快乐趣和里面机制：

### 1. 数据结构

`HashMap` 的底层数据结构是一个数组（称为 "桶" 或 "table"），数组的每个元素是一个链表（在 Java 8 及以后版块中，当链表长度朝上一定阈值时，链表诊断疗为红黑树以擢升性能）。

### 2. 哈希函数

`HashMap` 使用键的 `hashCode()` 轮番来计较哈希值，然后将哈希值通过一定的算法映射到数组的索引位置。这个算法经常是将哈希值与数组长度减一进行按位与操作 `(h & (length-1))` 来已毕快速定位。

### 3. 存储进程

当存储一个键值对时，`HashMap` 会：

1. 调用键的 `hashCode()` 轮番取得哈希值。

2. 使用哈希值计较数组索引。

3. 将键值对存储到对应索引位置的链表或树中。

### 4. 查找进程

当查找一个键对应的值时，`HashMap` 会：

1. 调用键的 `hashCode()` 轮番取得哈希值。

2. 使用哈希值计较数组索引。

3. 在对应索引位置的链表或树中遍历查找键，找到后复返对应的值。

### 5. 扩容机制

`HashMap` 的容量（即数组的长度）是有限的，当存储的键值对数目朝上容量负载因子（默许是 0.75）时，`HashMap` 会进行扩容操作，即创建一个新的数组，容量经常是底本的两倍，然后将通盘的键值对重新哈希并存储到新的数组中。

### 6. 并提问题

`HashMap` 不是线程安全的。要是在多线程环境中使用，可能会导致数据不一致的问题。Java 提供了 `ConcurrentHashMap` 来贬责这一问题，它提供了高效的并发视察机制。

### 7. Java 8 后的优化

在 Java 8 及以后的版块中，`HashMap` 进行了以下优化：

- 当链表长度朝上 8 时，链表诊断疗为红黑树，以擢升查找恶果（时辰复杂度从 O(n) 裁减到 O(log n)）。

- 当树中的节点数小于即是 6 时，红黑树会退化为链表，以检朴空间。

### 示例代码

以下是一个简便的 `HashMap` 示例：

```java

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

public class HashMapExample {

public static void main(String[] args) {

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();

map.put("Apple", 1);

map.put("Banana", 2);

map.put("Orange", 3);

// 视察元素

System.out.println("Value for key 'Apple': " + map.get("Apple"));

// 遍历 HashMap

for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {

System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());

}

}

}

```

### 纪念

`HashMap` 通过哈希函数将键映射到数组索引，期骗链表或红黑树贬责哈希窒碍，并通过扩容机制保证存储才略。尽管它在单线程环境中性能优异，但在多线程环境中应使用 `ConcurrentHashMap` 以确保线程安全。