用比喻的方法讲解一下 java 中 hashmap 的底层原理？

Question

如题所述

Answer 1

Java中的HashMap可以看作是一个盒子，这个盒子里面存放着很多抽屉。每个抽屉都有一个标签，用来表示抽屉里的物品。当我们要把一些物品放入盒子中时，我们首先根据物品的特征确定一个标签，然后把物品放入对应的抽屉里。
在HashMap中，标签被称为“键（key）”，物品被称为“值（value）”。当我们要将一个键值对放入HashMap时，首先会根据键的特征计算出一个哈希值（hash value），这个哈希值就相当于标签。然后，根据哈希值找到对应的抽屉，将键值对放入抽屉中。
但是，由于可能会有多个键的哈希值相同，这就相当于多个键要放入同一个抽屉中。为了解决这个问题，HashMap使用了链表（LinkedList）的数据结构。当发生哈希冲突时，新的键值对会被添加到链表的末尾。这样，在查找某个键的值时，首先会根据键的哈希值找到对应的抽屉，然后再在链表中查找对应的键值对。
当HashMap中的键值对数量逐渐增多时，链表可能会变得很长，从而导致查找效率下降。为了解决这个问题，Java 8引入了红黑树（Red-Black Tree）的数据结构。当链表中的键值对数量超过一定阈值时，链表会被转换为红黑树。这样，在查找键值对时，可以通过红黑树的特性进行快速查找，提高了HashMap的性能。
总结起来，HashMap的底层原理可以比喻为一个盒子，其中包含很多抽屉。每个抽屉上有一个标签，用来表示抽屉里的物品。当要放入一个键值对时，首先根据键的哈希值找到对应的抽屉，然后将键值对放入抽屉中。当发生哈希冲突时，会使用链表或红黑树的方式解决。这样，我们在需要查找某个键对应的值时，可以快速定位到对应的抽屉，然后再在链表或红黑树中查找。

Answer 2

想象你有一个魔法箱子（HashMap），你可以把东西放进去，并且给每个东西贴上标签（键）以便稍后找到它们。箱子的内部是由一系列抽屉组成，每个抽屉都有一个唯一的标签（哈希码）。
当你要放入一样东西时，首先你会生成一个标签（哈希码），这个标签会告诉你应该将东西放入哪个抽屉。假设你想放入一本书，并给它贴上标签 "科学书"，然后根据这个标签（哈希码），你找到对应的抽屉并把书放进去。
现在，如果你想找回这本书，你只需要记得它的标签 "科学书"，然后根据这个标签（哈希码）再次找到对应的抽屉，从抽屉里拿出书来。这样你就能快速找到你之前放入箱子的东西。
然而，有时候不同的东西可能会有相同的标签（哈希码），这就是所谓的哈希碰撞。在箱子内部，为了解决这个问题，每个抽屉都是一个链表，可以存放多个东西。当发生哈希碰撞时，新的东西会被添加到链表中，而不是新建一个抽屉。
当箱子的负载（放入的东西数量）逐渐增加时，为了保持箱子的高效性能，箱子会自动增大，并重新调整抽屉的布局，确保箱子里的抽屉数量适合放入的东西的数量。
这就是 Java 中 HashMap 的底层原理。它利用哈希函数将键映射到特定的索引位置，然后在该位置存储值。如果存在哈希碰撞，它会使用链表来处理冲突。当箱子内的东西越来越多时，箱子会自动调整大小，以保持高效性能。这种数据结构使得 HashMap 在大多数情况下能够快速查找和插入数据。