一、HashMap是什么？先打个比方
如果你去过图书馆，一定见过这样的场景： 每本书都有一个唯一的“编号”，管理员会根据编号把书放到对应的书架格子里。 HashMap就像一个“超级图书馆”：
你存东西时（比如存一个“key=张三，value=18岁”），它会先给“张三”生成一个“编号”（专业叫哈希值），然后根据这个编号快速找到对应的“格子”存放。你取东西时，只要告诉它“张三”，它就能通过同样的“编号”规则，瞬间找到对应的“18岁”。
简单说：HashMap是一种用“key快速找value”的容器，速度极快，平均耗时接近“光速”（O(1)）。
二、HashMap的核心原理：3步搞定存和取
我们用一个“示意图”（文字版）来拆解它的工作流程：
1. 初始化：先建一个“空书架”（数组）
HashMap刚创建时，会默认创建一个“空数组”（学名：桶数组，bucket array），默认长度是16（可以自己设置）。 这个数组就像一排书架格子，每个格子编号是0、1、2……15（共16个格子）。
2. 存数据：给key算“编号”，放进对应的格子里
当你执行 map.put("张三", 18) 时，HashMap会做3件事：
第一步：给“张三”算一个“哈希值” 通过Java自带的 hashCode() 方法（比如“张三”的哈希值可能是123456），再经过一次“扰动算法”（让哈希值更分散），得到一个最终的哈希值。第二步：算这个key该放在哪个格子里 用哈希值对数组长度取模，比如数组长度是16，123456 % 16 = 8，所以放在第8号格子里。第三步：处理“格子里已经有东西”的情况（重点！） 如果第8号格子已经有其他key（比如“李四”也算到了8号格子），就会出现“哈希冲突”（两个不同的key算出了相同的格子编号）。 这时候，HashMap会用两种方式处理冲突：
如果冲突的元素少（比如<=7个）：用“链表”把它们串起来，新元素放在链表末尾（JDK1.8之前放在头部，1.8之后优化为尾部，减少性能损耗）。如果冲突的元素多（比如>=8个）：链表会变成“红黑树”（一种平衡二叉树），让查找速度从链表的O(n)提升到树的O(log n)。
3. 取数据：用同样的规则，秒级定位value
当你执行 map.get("张三") 时：
先给“张三”算哈希值，再算格子编号（肯定还是8号格子）。去8号格子里找：如果是链表，就逐个对比key是否相等；如果是红黑树，就通过树的结构快速查找。找到对应的节点后，直接返回value（18岁）。
三、HashMap的“秘密武器”：扩容机制（为什么它不会满？）
假设书架（数组）长度是16，当格子里的元素越来越多，超过一个阈值（默认是16×0.75=12，这个值叫负载因子），HashMap会做两件事：
创建一个更大的数组（比如长度变成32）。把旧数组里的所有元素重新算一遍格子编号，放到新数组里（这个过程叫“重新哈希”）。
为什么要扩容？ 如果不扩容，格子里的链表或红黑树会越来越长，查找速度会变慢。扩容后，数组长度变大，哈希值取模后的结果更分散，冲突减少，速度就保持高效了。
四、小白必懂的3个注意点
key可以是null，但只能有一个 HashMap允许key为null（其他Map比如TreeMap不允许），而且null的哈希值固定算到0号格子里。但只能存一个null key，否则会覆盖。
线程不安全，但速度快 如果多个线程同时改HashMap，可能会出问题（比如链表成环）。如果需要线程安全，建议用 ConcurrentHashMap（Java 8之后优化得很强）。
遍历顺序不稳定 存进去的顺序和取出来的顺序可能不一样，因为它是按哈希值分配格子的，不是按插入顺序存的。如果需要顺序，用 LinkedHashMap。
五、总结：HashMap为什么快？核心就3点
哈希值定位：通过哈希算法把key快速映射到数组的某个格子，省去了逐个查找的时间。冲突处理：用链表+红黑树平衡了“存储密度”和“查找速度”，冲突少用链表，冲突多用红黑树。自动扩容：通过负载因子动态调整数组大小，避免性能下降。
如果你还是有点懵，没关系！找个小例子动手试试：
import java.util.HashMap;
public class TestHashMap {
public static void main(String[] args) {
HashMap
map.put("张三", 18);
map.put("李四", 20);
System.out.println(map.get("张三")); // 输出18
}
}
试着往map里多存一些key，观察它们的存储位置（可以打印哈希值和格子编号），慢慢就理解啦！
六、课后小思考
如果两个不同的key算出了相同的哈希值（比如“abc”和“abd”），怎么办？为什么红黑树比链表查找快？可以在评论区留下你的想法哦～
希望这篇文章能让你对HashMap豁然开朗！如果觉得有用，别忘了点赞收藏～ 😊