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HashMap的底层数据结构主要由数组和链表（或红黑树）组成。

HashMap内部维护了一个Entry数组，用于存储键值对对象Entry。数组的每个元素都是一个单向链表的头节点，如果发生哈希冲突（即两个不同的键经过哈希运算得到的数组索引位置相同），则将新的键值对添加到对应索引位置的链表中。

1. 哈希表

HashMap主要依赖于哈希表（数组）来存储数据。哈希表中的每个元素被称为“bucket”。数组的每个位置（bucket）都可以存放一个元素（键值对），数组的索引是通过键的哈希码经过哈希函数计算得来的。这样我们就可以通过键快速定位到数组的某个位置，取出相应的值，这就是HashMap快速获取数据的原理。

2. 链表

在理想的情况下，哈希函数将每个键均匀地散列到哈希表的各个位置。但在实际中，我们可能会遇到两个不同的键计算出相同的哈希值，这就是所谓的“哈希冲突”。HashMap通过使用链表来解决这个问题。

当哈希冲突发生时，HashMap会在冲突的bucket位置增加一个链表，新的元素会被添加到链表的末尾。每个链表中的元素都包含了相同哈希值的键值对。所以在查找元素时，如果遇到哈希冲突，HashMap需要进行一次线性查找。

链表节点包含键、值和指向下一个节点的指针。在Java 8之后，当链表长度达到一定阈值时（默认为8），链表会自动转换为红黑树，以提高查找效率。

3. 红黑树

从Java 8开始，如果链表的长度超过一定的阈值（默认为8），那么链表会被转换为红黑树。

红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，它的插入、删除和查找操作的时间复杂度都是O(log n)，相比于链表，红黑树在查找效率上更高。

4. 扩容与重新哈希

HashMap在初始化时，会有一个默认的初始容量（16），并且有一个加载因子（0.75）。当HashMap的大小（也就是已经存储的键值对数量）超过 容量*加载因子 的时候，HashMap会进行扩容，新的容量是原来的两倍，并且会进行重新哈希，将已经存在的元素重新放入新的bucket位置。

总结

HashMap的底层数据结构包括：哈希表（数组）、链表和红黑树。通过哈希函数将键映射到数组索引位置，可以快速定位到对应的链表或红黑树，然后在链表或红黑树中进行查找、插入或删除操作。HashMap通过哈希表的数据结构，实现了高效的键值对存储和查找。

 

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