HashMap 的工作原理及代码实现，什么时候用到红黑树

HashMap工作原理及什么时候用到的红黑树：

在jdk 1.7中，HashMap采用位桶+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。

在jdk 1.8中，HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

原理：数组中的每一个元素所在的位置相当于一个位桶，添加元素的时候，首先计算元素key的hash值，确定插入数组中的位置（也就是哪个桶中），如果存在相同的hash值，则放在同一个桶中（元素位置）形成链表，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树；

HashMap的内部结构：

HashMap 底层是基于数组和链表实现的，如图所示，其中两个重要的参数：容量和负载因子；容量的默认大小是 16，负载因子是 0.75，当 HashMap 的 size > 16*0.75 时就会发生扩容(容量和负载因子都可以自由调整)

内部包含了一个Node类型的数组 table（Entry<K,V>[] table为jdk 1.7中）。

transient Node<K,V>[] table;

Node存储着键值对。它包含了四个字段，从 next 字段我们可以看出Node是一个链表。即数组中的每个位置被当成一个桶，一个桶存放一个链表。HashMap 使用拉链法来解决冲突，同一个链表中存放哈希值相同的Node；

拉链法的工作原理(解决hash冲突)：

新建一个 HashMap，默认大小为 16；

• 插入 <K1,V1> 键值对，先计算 K1 的 hashCode 为 115，使用除留余数法得到所在的桶下标 115%16=3。
• 插入 <K2,V2> 键值对，先计算 K2 的 hashCode 为 118，使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6。
• 插入 <K3,V3> 键值对，先计算 K3 的 hashCode 为 118，使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6，插在 <K2,V2> 前面。
• 应该注意到链表的插入是以头插法方式进行的，例如上面的 <K3,V3> 不是插在 <K2,V2> 后面，而是插入在链表头部；

查找需要分成两步进行：

• 计算键值对所在的桶；
• 在链表上顺序查找，时间复杂度显然和链表的长度成正比；

HashMap 允许插入键为 null 的键值对。但是因为无法调用 null 的 hashCode() 方法，也就无法确定该键值对的桶下标，只能通过强制指定一个桶下标来存放。HashMap 使用第 0 个桶存放键为 null 的键值对。

注意：

• 在并发环境下使用 HashMap 容易出现死循环。

• 并发场景发生扩容，调用 resize() 方法里的 rehash() 时，容易出现环形链表。这样当获取一个不存在的 key 时，计算出的 index 正好是环形链表的下标时就会出现死循环。