JDK1.8 HashMap：数组+链转红黑树优化

HashMap是Java中常用的一种数据结构，它在Java集合框架中扮演着重要的角色，尤其是在键值对存储和查找方面。在JDK1.8之前，HashMap的实现方式是数组与链表（也称为开放寻址法或拉链法）的结合。数组是HashMap的核心，负责存储键值对，而链表用于处理哈希冲突，即当两个不同的键产生相同的哈希值时，它们会被存放在同一个链表节点上。 HashMap的关键在于其底层的哈希函数。哈希函数的作用是将任意类型的键转换为一个整数，作为其在数组中的索引。在JDK1.8之前的`hash()`方法中，通过位操作（异或和右移）来计算哈希值，确保即使键的哈希值只在某些位置不同，也会有相对较少的碰撞。例如，`h^(h>>>20)^(h>>>12)`这一公式的设计目标是使不同哈希值之间的碰撞尽可能分散。 当链表长度超过某个阈值（默认为8），HashMap会将链表转换为红黑树，这是因为红黑树的搜索性能优于链表，尤其是在插入和删除元素后可以保持良好的平衡，从而提高整体的查询效率。这种转换过程遵循了一个条件判断，即如果链表长度小于64，那么先进行数组扩容；否则，将链表升级为红黑树。这个策略优化了HashMap在高负载情况下的性能。 JDK1.8之前的HashMap类定义如下： ```java public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable ``` HashMap继承自`AbstractMap`，这意味着它继承了`AbstractMap`的所有抽象方法和属性，提供了基本的Map接口实现，如存储键值对、通过键查找值等。同时，它实现了`Cloneable`接口，允许对象进行浅复制，以及`Serializable`接口，使得HashMap可以被序列化和反序列化。 在HashMap的使用中，拷贝对象是一个常见操作。浅拷贝意味着仅复制对象的引用，而不复制对象本身及其嵌套对象，而深拷贝则是完全复制对象及其所有嵌套对象。对于HashMap，如果需要复制整个结构，通常会进行浅拷贝，因为其内部的链表或红黑树都是引用类型，浅拷贝可以节省内存开销。但如果需要完全独立的副本，包括所有存储的键值对，就需要进行深拷贝，这时可能需要递归遍历并创建新的键值对。 HashMap在JDK1.8之前和之后的实现有所不同，但核心原理都是利用数组和动态调整的数据结构（链表或红黑树）来处理哈希冲突，以提供高效的数据存储和查询能力。理解这些细节对于在实际开发中正确使用HashMap以及优化其性能至关重要。