Java 集合框架：HashMap 的介绍、使用、原理与源码解析

大家好，我是栗筝i，这篇文章是我的 “栗筝i 的 Java 技术栈” 专栏的第 020 篇文章，在 “栗筝i 的 Java 技术栈” 这个专栏中我会持续为大家更新 Java 技术相关全套技术栈内容。专栏的主要目标是已经有一定 Java 开发经验，并希望进一步完善自己对整个 Java 技术体系来充实自己的技术栈的同学。与此同时，本专栏的所有文章，也都会准备充足的代码示例和完善的知识点梳理，因此也十分适合零基础的小白和要准备工作面试的同学学习。当然，我也会在必要的时候进行相关技术深度的技术解读，相信即使是拥有多年 Java 开发经验的从业者和大佬们也会有所收获并找到乐趣。

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在 Java 编程中，集合框架提供了强大而灵活的数据存储和操作方式。作为 Java 集合框架中的重要一员，HashMap 是一种常用的键值对映射实现。它广泛应用于需要高效数据查找、插入和删除的场景中。理解 HashMap 的工作原理对于编写高效的 Java 程序至关重要。

HashMap 是一个基于哈希表的 Map 实现，它的设计目标是提供高效的键值对存储和操作。通过将键的哈希值映射到哈希表的索引位置，HashMap 能够以接近常数时间的复杂度完成 get 和 put 操作。然而，HashMap 的内部实现包含多个复杂的机制，如哈希函数、冲突解决、扩容策略等，这些都是确保其高效性能的关键因素。

本篇文章将深入探讨 HashMap 的各种方面，包括其基础介绍、常见用法、工作原理以及源码解析。我们将从 HashMap 的基本特性和构造函数入手，逐步揭示其内部数据结构和方法的实现细节。同时，我们也会分析其性能特点和可能的优化策略，以帮助读者更好地理解和使用 HashMap。

通过对 HashMap 的全面解读，希望读者能够深入掌握这一关键集合类的工作机制，从而在实际开发中做出更加合理的选择和优化。无论你是刚刚接触 Java 集合框架的新手，还是希望深入了解其实现细节的资深开发者，本篇文章都将为你提供有价值的参考和指导。

文章目录

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  • • 1、HashMap 概述
    • 2、HashMap 底层数据结构
    • • 1.1、JAVA7 实现
      • 1.2、JAVA8 实现
      • 1.3、源码解读
    • 3、HashMap 的扩容机制
    • • 3.1、什么时候触发扩容？
      • 3.2、JDK7 中的扩容机制
      • 3.3、JDK8 的扩容机制
      • 3.4、JDK7 的元素迁移
      • 3.5、JDK8 的元素迁移
      • 3.6、源码解读
      • • 3.6.1、`resize` 方法
        • 3.6.2、`transfer` 方法
        • 3.6.3、`indexFor` 方法
        • 3.6.4、`ensureCapacity` 方法
        • 3.6.5、`addEntry` 方法
    • 4、HashMap 相关知识点
    • • 4.1、HashMap 的线程不安全
      • 4.2、关于 LinkedHashMap
      • • 4.2.1、基本特性