下面把这份（JDK8 系列里最经典的）HashMap源码按“结构→流程→细节→陷阱→问答”的顺序拆开讲，读完就能把面试里 90% 的追问顶住。

1. 数据结构与关键常量

• 数组 + 链表/红黑树：Node<K,V>[] table 为桶数组；同桶冲突最初用单向链表，过长后转为红黑树（TreeNode）。
• 负载因子：DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75；阈值 threshold=capacity * loadFactor，超过即扩容。

• 树化与反树化：

  • TREEIFY_THRESHOLD=8：桶内结点数 ≥ 8 时尝试树化；
  • UNTREEIFY_THRESHOLD=6：桶分裂或删除后 ≤ 6 退回链表；
  • MIN_TREEIFY_CAPACITY=64：表容量 < 64 时不树化而是优先扩容（更划算）。
• 容量必须是 2 的幂：便于 (n-1) & hash 定位桶下标。

2. 哈希与下标

static final int hash(Object key) {
    int h; 
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

• “高位扰动”把高 16 位混到低位，减轻在小表上的碰撞。
• 下标：index = (n - 1) & hash（n 为数组长度，2 的幂才能用位与）。

3. put 核心流程（putVal）

1. 懒初始化：第一次插入时 resize() 分配默认 16。
2. 定位桶：i = (n-1) & hash。

3. 三种插入路径：

   • 桶为空：直接放头结点；
   • 桶为链表：遍历到同 key即覆盖；否则尾插，并统计 binCount，到阈值后 treeifyBin；
   • 桶为树：走 TreeNode.putTreeVal 红黑树插入与再平衡。
4. 结构变化：modCount++，size++；若 size > threshold，扩容。
5. 钩子：afterNodeInsertion(evict) 给 LinkedHashMap 用（LRU 等）。

面试提示：首次插入不会立刻根据初始容量建表，而是懒分配；树化前优先扩容（容量<64）。

4. get 核心流程（getNode）

• 定位桶→看首结点是否命中→若是树则 getTreeNode，否则链表逐个 equals。
• null key 特殊：hash(null)=0，照常走 0 号桶。

5. remove 核心流程（removeNode）

• 找到目标结点后：

  • 链表：前驱指向后继；
  • 树：removeTreeNode 做红黑树删除与再平衡；必要时退树成链表（≤6）。

6. 扩容的“低/高位链”分裂优化（resize）

• 新容量是旧容量的 2 倍。对于桶里的每个结点，根据 (e.hash & oldCap)：

  • =0 → 留在原索引 j（lo 链）
  • =1 → 去 j+oldCap（hi 链）
• 不重新算 hash，不改变相对遍历顺序，O(n) 地完成再分布；树桶走 TreeNode.split，可树可链回落。

7. 红黑树桶（TreeNode）要点

• 只有桶内是红黑树（按 hash 作为主序，Comparable 作为 tie-breaker）。
• 一致但不强序：当 hash 相等、不可比较时，用 tieBreakOrder（类名 + identityHashCode）稳定插入次序，保证再平衡一致性。
• 树化/分裂/删除都有退化回链表的通道（≤6）。

8. 迭代器与 fail-fast

• modCount 记录结构性修改（增删/扩容），迭代器持有 expectedModCount，不一致即抛 ConcurrentModificationException。
• fail-fast 不是强保证：只是尽力发现并快速失败。

9. JDK8 扩展方法

• getOrDefault/putIfAbsent/compute*/merge/forEach/replaceAll 等都复用同一套“找桶→找结点→插/删/改”的骨架，注意：

  • computeIfAbsent：只有当 key 缺失或 value 为 null 时，才会执行函数并写回；
  • merge：旧值存在用 remappingFunction(old,value) 合并，null 结果等价删除。

10. 与 LinkedHashMap 的关系

• HashMap 预留钩子：afterNodeAccess/Insertion/Removal、replacementNode/replacementTreeNode，供 LinkedHashMap 维护双向链（访问顺序/插入顺序）。

11. 经典陷阱与实战建议

• 并发不安全：多线程 put 导致死循环/丢数据（JDK8 通过尾插已修复早年头插反转问题，但仍不安全）。并发用 ConcurrentHashMap。
• 初始容量别乱配：预估元素个数 N，设置 capacity = tableSizeFor(ceil(N / loadFactor))，可减少扩容。
• 大量相同 hash：会树化，最坏仍是 O(log n)；但自定义 hashCode/equals 请成对正确实现，否则错桶或查找失败。
• 键可为 null：只允许一个 null key，值可多个 null。
• 遍历成本 \~ capacity + size：容量太大、负载因子过低时，遍历会慢。

12. 高频追问快速答

1. 为什么容量必须是 2 的幂？
   便于 (n-1)&hash 等价 hash % n 且更快；并让高位扰动有效映射到下标低位。

2. 为什么树化阈值是 8、退树是 6？
   结合泊松分布下碰撞概率与内存开销折中；设置回退滞后（8→6）避免频繁抖动。

3. 扩容时为什么能用 e.hash & oldCap 划分高低位链？
   因为新容量翻倍，仅最高新增位（oldCap 位）决定元素是否“跨越半程”到 j+oldCap。

4. fail-fast 何时触发？
   迭代期间发生结构性修改（非迭代器自身 remove），modCount 改变即抛异常。

5. 为什么首次构造只记 threshold 不立刻分配表？
   懒初始化降低无用分配；真正 put 时才 resize()。

13. 调参与选型清单

• 单线程/读多写少：HashMap 默认（loadFactor=0.75）即可。
• 预知规模：new HashMap(initialCapacity)，按 N/0.75 上取整到 2 的幂。
• 并发：ConcurrentHashMap；需要遍历弱一致性即可，别指望 fail-fast。
• 需要顺序：用 LinkedHashMap（比如 LRU 可重写 removeEldestEntry）。

14. 小结（把流程记成 6 句）

1. hash() 高位扰动 → (n-1)&hash 定桶；
2. 空桶插；链表尾插，满 8 尝试树化（表<64 先扩容）；
3. 同 key 覆盖，结构变动改 modCount/size；
4. 超阈值扩容，低/高位链 O(n) 拆分；
5. 树桶红黑树插删查，必要时退树；
6. 迭代全程校验 modCount，并发改动 fail-fast。