HashMap 一网打尽：揭秘底层细节，打造扎实基础

在 Java 世界中，HashMap 可谓是面试的常客，它的原理看似简单，却暗藏玄机。本文将跳出常规，深入剖析 HashMap 底层细节，带你领略它鲜为人知的一面。

Q1：HashMap 的容量到底指的是什么？

A：HashMap 的容量并不是指它所能存储的键值对数量，而是其内部存储元素的数组——table 的长度。table 的长度决定了 HashMap 的初始大小和性能表现。

Q2：HashMap 的负载因子如何影响性能？

A：负载因子是衡量 HashMap 饱和程度的指标。当负载因子较高时，意味着 table 中存储了大量元素，会导致查找和插入操作的效率降低。因此，一般建议将负载因子保持在 0.75 左右。

Q3：HashMap 的扩容是如何实现的？

A：当 HashMap 中的元素数量超过 table 长度乘以负载因子时，HashMap 会自动进行扩容。扩容时，它会创建一个新 table，其长度是原 table 长度的两倍。并将原 table 中的元素重新哈希到新 table 中。

Q4：HashMap 的键是怎样存储的？

A：HashMap 中的键存储在 Entry 对象中，Entry 对象是一个链表节点，包含键、值和指向下一个 Entry 对象的指针。

Q5：HashMap 的值是怎样存储的？

A：HashMap 中的值也存储在 Entry 对象中。如果键的哈希值相同，则它们的 Entry 对象会被链接成一个链表。

Q6：HashMap 如何处理键冲突？

A：当两个键的哈希值相同，即产生键冲突时，HashMap 会将这些键的 Entry 对象链接成一个链表，并存储在同一个 table 索引位置。

Q7：HashMap 如何通过哈希值查找键？

A：HashMap 通过键的哈希值计算出在 table 中存储的位置，然后遍历该位置上的链表，查找与键相等的 Entry 对象。

Q8：HashMap 的并发控制如何实现？

A：在 JDK 8 之前，HashMap 的并发控制依靠 synchronized 实现。从 JDK 8 开始，HashMap 采用了分段锁机制，将 table 分为多个 segment，每个 segment 都有自己的锁。这样可以提高并发的写入效率。

Q9：HashMap 的快速失败是如何实现的？

A：HashMap 的快速失败是指当 HashMap 被修改时，正在遍历它的迭代器会抛出 ConcurrentModificationException 异常。这是通过在每次修改操作之前对 HashMap 的 modCount 字段进行递增，并在迭代器中检查 modCount 是否发生变化来实现的。

Q10：HashMap 在 JDK 9 中有哪些改进？

A：在 JDK 9 中，HashMap 采用了哈希树结构，减少了查找深度，提高了查找效率。同时，还引入了 TreeBin 和 Red-Black Tree 两种数据结构，进一步优化了键冲突的处理。

掌握这些底层细节，不仅能让你在面试中游刃有余，更能让你在实际开发中灵活运用 HashMap，打造高效稳定的应用。