hashmap的底层原理和扩容机制

HashMap是Java中常用的数据结构之一，它实现了一个键值对的映射表。底层原理是基于数组和链表（或红黑树）的组合实现的。

在HashMap内部，有一个Node数组，每个数组元素称为一个桶（bucket）。当我们put一个键值对时，HashMap会根据键的哈希值计算出对应的桶的索引，然后将键值对放入该桶中。多个键值对可能会被放入同一个桶中，这就形成了链表。

但是，当链表的长度超过一定阈值（默认为8），链表会转换成红黑树。这是为了提高查找效率，当键值对数量较多时，使用红黑树可以减少查找时间复杂度。

在HashMap的扩容机制方面，当HashMap中元素数量超过负载因子（默认为0.75）与容量（数组长度）的乘积时，会触发扩容操作。扩容时，HashMap会将原有的数组扩大一倍，并重新计算每个键值对在新数组中的位置。这个过程涉及到重新计算哈希值、重新分配桶和重新放置键值对。

在扩容过程中，由于涉及大量的元素重新计算和移动操作，会比较耗费时间和内存空间。因此，在设计HashMap时，我们要尽量选择合适的初始容量和负载因子，以减少扩容的频率和代价。

总结起来，HashMap的底层原理是基于数组和链表（或红黑树）的组合实现的，当元素数量超过一定阈值时，会触发扩容操作。这种设计使得HashMap能够提供高效的查找、插入和删除操作。