HashMap键值对存储原理详解

HashMap是Java中常用的键值对存储容器，其高效的存取性能得益于其巧妙的底层实现。本文将深入解析HashMap如何存储键值对，采用**数组+链表/红黑树**的混合结构，并通过**哈希码**实现快速定位。当发生哈希冲突时，HashMap通过链地址法解决，将具有相同哈希值的键值对存储在链表中。为了进一步提升性能，在链表长度超过8且数组长度达到64时，链表会转换为红黑树。文章还将详细介绍`put`方法的执行流程，包括哈希值的计算、索引位置的确定、冲突处理以及扩容机制（初始容量16，负载因子0.75）。理解HashMap的存储原理，能帮助开发者更好地选择和使用HashMap，优化程序性能。

HashMap通过数组+链表/红黑树实现，基于哈希码快速存取；2. 每个数组元素为链表头节点，冲突时链表存储，长度超8且数组≥64时转红黑树；3. Node含hash、key、value和next字段；4. put操作先计算key的hash值，扰动处理后通过(n-1)&hash确定索引位置；5. 位置为空则直接插入，否则遍历链表或红黑树，存在相同key则替换，否则新增；6. 插入后判断是否超过容量×负载因子（默认0.75），是则扩容；7. 初始容量16，扩容后容量翻倍并重新散列元素以提升性能。

HashMap在Java中通过数组加链表（或红黑树）的方式存储键值对，核心是基于哈希码实现快速存取。

底层数据结构：数组 + 链表/红黑树

HashMap内部维护一个Node类型的数组，每个元素是一个链表的头节点。当发生哈希冲突时（即不同key映射到同一个数组位置），使用链表将这些键值对串起来。从JDK 8开始，当链表长度超过8且数组长度大于等于64时，链表会转换为红黑树，以提升查找性能。

Node结构包含以下字段：

• int hash：key的哈希值
• K key：键
• V value：值
• Node next：指向下一个节点的引用

存储过程：put方法详解

调用put方法添加键值对时，HashMap按以下步骤操作：

• 计算key的hashCode，再经过扰动处理（异或高位）得到最终hash值
• 根据hash值和数组长度，用 (n - 1) & hash 确定在数组中的索引位置
• 若该位置为空，直接插入；否则处理冲突
• 遍历链表或红黑树，检查是否已有相同key，有则替换值，无则新增节点
• 插入后判断是否需要扩容（默认负载因子0.75）

哈希冲突与扩容机制

多个key可能映射到同一数组下标，这就是哈希冲突。HashMap通过链地址法解决。随着元素增多，查询效率下降，因此引入扩容机制。

• 初始容量为16，每次扩容容量翻倍
• 当元素数量超过 容量 × 负载因子（默认0.75）时触发扩容
• 扩容后重新计算每个元素的位置，提高空间利用率

基本上就这些

好了，本文到此结束，带大家了解了《HashMap键值对存储原理详解》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多文章知识！