哈希表在Java中的具体实现（HashMap）

一、HashMap的基本结构
HashMap在Java中采用数组+链表/红黑树的组合结构。每个数组位置称为"桶"(bucket)，存储着链表的头节点或红黑树的根节点。当链表长度超过8且数组长度≥64时，链表会转换为红黑树；当树节点数≤6时，红黑树会退化为链表。

二、核心参数解析

1. 初始容量(initialCapacity)：默认16，必须是2的幂次方
2. 负载因子(loadFactor)：默认0.75，衡量哈希表满的程度
3. 扩容阈值(threshold)=容量×负载因子，默认16×0.75=12
4. TREEIFY_THRESHOLD=8：链表转树阈值
5. UNTREEIFY_THRESHOLD=6：树转链表阈值

三、put方法详细执行流程

1. 计算键的哈希值：通过hash()方法将键的hashCode进行二次散列，降低碰撞概率
2. 确定桶位置：index = (n-1) & hash（n为数组长度）
3. 遍历桶内元素：
   • 若桶为空，直接创建新节点插入
   • 若桶为链表：遍历比较hash和equals，存在相同键则更新值，否则尾插法新增节点
   • 若桶为红黑树：调用putTreeVal方法插入
4. 判断是否需要扩容：size超过threshold时进行resize()

四、扩容机制resize()详解

1. 创建新数组：容量扩大为原来的2倍（保证仍是2的幂次方）
2. 重新分布元素：
   • 链表节点重新计算位置：新位置=原位置或原位置+旧容量
   • 红黑树节点通过split方法重新分布，可能退化为链表
3. 设置新阈值：新容量×负载因子

五、get方法执行流程

1. 计算键的哈希值和桶位置（同put步骤1-2）
2. 遍历桶内元素：
   • 链表：顺序比较hash和equals
   • 红黑树：调用getTreeNode方法进行树查找
3. 找到匹配节点返回value，未找到返回null

六、线程安全问题
HashMap非线程安全，多线程环境下可能出现：

1. 扩容时形成循环链表（JDK1.7问题）
2. 并发put导致数据覆盖
   解决方案：使用ConcurrentHashMap或Collections.synchronizedMap

七、性能优化要点

1. 设置合适的初始容量：减少扩容次数
2. 键对象实现规范的hashCode()和equals()方法
3. 考虑使用自定义对象作为键时，确保不可变性

通过这种分层实现，HashMap在大多数场景下能保持O(1)的时间复杂度，同时在处理哈希冲突时通过树化保证最坏情况下的性能。