HashMap底层数据结构在Java面试经常被问到，下面我就图文结合来详解HashMap的底层数据结构@mikechen
HashMap底层数据结构
HashMap是一种基于哈希表实现的数据结构，它的底层数据结构主要包括两个部分：数组和链表，以及红黑树。
如下图所示:
HashMap底层数据结构主要包括三部分：数组、链表，以及红黑树三部分组成实现。
1.数组
HashMap内部维护了一个Entry数组，用于存储键值对，Entry是HashMap内部定义的一个私有类，包含了key和value两个属性。
如下所示：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
}
数组的每个元素称为“桶”，每个桶可能存储一个或多个Entry对象。
2.链表
如果多个Entry对象的hash值相同，它们会被存储在同一个桶中，形成一个链表。
如下图所示：
HashMap 底层结构 (数组 + 链表) -------------------------------- Bucket 0 -> null Bucket 1 -> Entry1(key1, value1) -> Entry2(key2, value2) -> null Bucket 2 -> null Bucket 3 -> Entry3(key3, value3) -> null Bucket 4 -> null ...
- 每个
Bucket代表数组中的一个位置。 Entry是链表节点，存储键值对以及下一个节点的引用。- 当多个键值对的哈希值相同时，它们被链接在同一个链表中。
3.红黑树
当同一个桶中的Entry数量达到一定阈值（默认为8），HashMap会将这个桶中的Entry转化为一棵红黑树。
如下图所示：
JDK 8 及之后，引入了红黑树，链表转化为红黑树，提高了性能。
HashMap 底层结构 (数组 + 链表 + 红黑树)
---------------------------------------
Bucket 0 -> null
Bucket 1 -> Entry1(key1, value1) -> Entry2(key2, value2) -> null
Bucket 2 -> null
Bucket 3 -> TreeNode(key3, value3)
/ \
TreeNode(key4, value4) TreeNode(key5, value5)
Bucket 4 -> null
...
TreeNode 表示红黑树的节点，取代了长链表中的 Entry。
当链表长度超过阈值时，链表会转换为红黑树，优化查找性能。
但是，这也会出现另外一种情况，当链表中的Entry数量较少时，HashMap会将红黑树，会重新转换为链表。
这样设计的目的：这是为了提高查找效率，因为在红黑树中查找的时间复杂度为O(log n)，而在链表中查找的时间复杂度为O(n)。
简要总结，如下：
- 数组 ：提供了快速的定位，根据键计算哈希值，并确定将该键值对存储到数组中的哪个桶；
- 链表：如果多个键映射到相同的桶，形成链表，解决了哈希冲突，但在大量冲突情况下，查找性能较低；
- 红黑树： 则在大量冲突时，转换为红黑树，提高了查找性能，时间复杂度降到 O(log n)。
陈睿mikechen
10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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