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HashMap底层实现的原理是使用数组和链表(或红黑树)来存储数据。
具体来说,HashMap内部维护了一个数组,每个元素称为桶(Bucket)。当向HashMap中存放一个键值对时,首先根据键的哈希码(通过hashCode()方法获取)计算出该键值对在数组中的索引位置,并将其放入对应的桶中。
当发生哈希冲突时,即不同的键计算出的索引位置相同,HashMap采用链表的方式来解决冲突。在Java 8之前,哈希冲突的键值对会使用链表连接在一起,形成一个链表。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,以提高查询、插入和删除的性能。而在Java 8之后,当链表长度超过一定阈值时(默认为8),链表仍然保持不变,但是当链表长度超过另一个阈值(默认为6)时,链表会转换为红黑树。
当进行数据查询时,HashMap会根据键的哈希码计算出其在数组中的索引位置,然后在对应的桶中查找键值对。如果链表长度较短,则直接遍历链表进行查找;如果链表长度较长,则使用红黑树的查找方式。
需要注意的是,当数组中的元素数量超过一定阈值(默认为容量的0.75倍)时,HashMap会进行扩容操作,即新建一个更大的数组,并将所有的键值对重新计算索引位置放入新数组中,以减少哈希冲突的概率。扩容操作会导致数组重新分配空间和重新计算索引位置,因此会带来一定的性能开销。
总结来说,HashMap底层使用数组和链表(或红黑树)的组合来实现,通过哈希码计算索引位置并解决哈希冲突,以提供高效的插入、删除和查询操作。