HashMap是Java集合框架中用于存储键值对的实现类之一。它基于哈希表（Hash Table）实现，具有快速的查找和插入性能。以下是HashMap的工作原理：
1. 存储结构：
- HashMap内部由一个数组（称为桶数组或哈希桶）组成，初始时包含一定数量的桶。
- 每个桶可以存储一个链表或红黑树（Java 8引入的改进），用于解决哈希冲突。
2. 计算哈希值：
- 当我们将键值对放入HashMap时，HashMap会调用键的
hashCode()方法计算哈希值。 - 哈希值被用作数组的索引，确定键值对在数组中的存储位置。
3. 处理哈希冲突：
- 由于不同的键可能产生相同的哈希值（冲突），HashMap需要解决冲突。
- 如果多个键具有相同的哈希值，它们将存储在同一桶的链表（或红黑树）中。
4. 插入键值对：
- 插入时，首先计算键的哈希值，然后根据哈希值找到相应的桶。
- 如果桶为空，直接将键值对插入桶中。
- 如果桶非空，发生哈希冲突，新的键值对将添加到桶的链表（或红黑树）的末尾。
5. 获取键值对：
- 获取时，同样计算键的哈希值，找到相应的桶。
- 如果桶非空，遍历链表（或红黑树）查找键值对。
- 如果找到匹配的键，返回对应的值。
6. 扩容和重新哈希：
- 当桶中链表（或红黑树）的长度达到一定阈值时，HashMap会进行扩容，即增加桶的数量。
- 扩容会触发重新哈希，即重新计算所有键的哈希值，以确保它们在新的桶中分布均匀。
7. 性能：
- HashMap提供了常数时间的平均复杂度的插入、删除和查找操作，但在最坏情况下，可能需要线性时间。
- 对于良好设计的hashCode()方法和适当的容量，哈希冲突的发生应该是相对较少的。
HashMap的工作原理充分利用了哈希表的优点，提供了高效的键值对存储和检索功能。在使用HashMap时，要注意选择适当的初始容量和负载因子，以平衡存储空间和性能。
