HashMap存储原理深度解析

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HashMap底层是Node数组，每个桶存链表头或红黑树根；哈希冲突时链表存储，链表≥8且数组≥64时转红黑树；通过扰动函数和位运算定位桶；扩容时重新散列，新位置为原位置或原位置+旧容量；null键固定存索引0。

HashMap用数组存桶，每个桶里挂链表或红黑树

HashMap底层本质是一个Node类型的数组（也叫哈希桶数组），默认长度16。数组每个位置（bucket）不直接存键值对，而是存一个链表头节点或红黑树根节点。当多个键的哈希值映射到同一数组索引时，就发生哈希冲突，这些键值对会以链表形式串在同一个桶里。JDK 8起，若链表长度≥8 且 数组长度≥64，该链表会升级为红黑树，提升查找效率。

键的哈希值决定它落在哪个桶里

每次put时，HashMap先调用key.hashCode()，再执行扰动函数：
h = key.hashCode(); hash = h ^ (h >>> 16)
这个异或右移操作让高位参与运算，减少低位重复导致的聚集。之后用(n - 1) & hash（n是数组长度，必为2的幂）代替取模运算，快速定位下标。这种设计保证了索引计算高效且分布更均匀。

扩容不是简单复制，而是重新散列

当元素个数超过容量 × 负载因子（默认0.75）时触发扩容，新容量=旧容量×2。关键点在于：
- 原数组中每个非空桶里的所有节点，都要重新计算在新数组中的位置
- 因为新数组长度翻倍，(newCap - 1) & hash的结果只可能等于原位置，或原位置+旧容量
- 所以迁移过程只需按位判断，无需再次调用hash()，也不需遍历比较

null键和null值是特例处理

HashMap允许一个null键和任意数量null值。null键不走常规哈希流程——它被固定放在数组索引0的位置（或第一个桶）。get时遇到null键，直接检查table[0]是否为null节点；put时若发现已有null键，则覆盖value。这种特殊路径避免了对null调用hashCode()抛出NullPointerException。

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