HashMap內部數據結構使用數組+鏈表+紅黑樹進行存儲。數組類型為Node[]，每個Node都保存了某個KV鍵值對元素的key、value、hash、next等值。由于next的存在，所以每個Node對象都是一個單向鏈表中的組成節點。

當新添加一個KV鍵值對元素時，通過該元素的key的hash值（添加時，通過key的hash值，使用&按位與位運算，計算該元素在數組中的下標。作用等同于hash % 數組長度。），計算該元素在數組中應該保存的下標位置。如果該下標位置如果已經存在其它Node對象（產生哈希沖突），則采用鏈地址法處理，即將新添加的KV鍵值對元素將以鏈表形式存儲。將新元素封裝成一個新的Node對象，插入到該下標位置的鏈表尾部（尾插法）。當鏈表的長度超過8并且數組長度大于64時，為了避免查找搜索性能下降，該鏈表會轉換成一個紅黑樹。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

//轉換為紅黑樹
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            //遍歷鏈表結點，轉換為紅黑樹
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

HashMap初始容量：

HashMap通過key的hashCode()得出一個hash值，并且通過這個hash值計算數組位置下標。hashCode()返回的int范圍高達±21億，先不考慮負數，HashMap內部使用的數組得有多大？
首先HashMap初始化時，默認的數組大小只有16，通過位運算1<<4計算得出。并且，數組的長度必須為2n （MUST be a power of two）。因為數組長度為2的n次冪時，可以使用&與位運算，結合hash值，快速計算該元素在數組中的下標位置，提高HashMap的使用效率。

HashMap的擴容機制：

HashMap底層采用數組+鏈表+紅黑樹，擴容過程中需要按照數組容量和加載因子來進行判斷。
數組容量：基礎數組Node<K,V>[] table的長度。如果沒有指定容量，添加第一個元素時，該數組按照默認值16進行初始化。
加載因子：用來表示HashMap集合中元素的填滿程度，默認為0.75f。越大則表示允許填滿的元素就越多，集合的空間利用率就越高，但是沖突的機會增加。反之，越小則沖突的機會就會越少，但是空間很多就浪費。

什么時候擴容？
HashMap的擴容方法是resize()方法，發生下列兩種情況時，會發生擴容：
1：HashMap中的元素個數超過擴容閾值threshold時，就會進行數組擴容（擴容閾值threshold = 數組容量 × 加載因子）。例如：加載因子(LoadFactor)的默認值為0.75f，數組容量默認為16，當HashMap中元素個數超過16 × 0.75=12的時候，數組就會擴容（HashMap擴容時，會按照當前數組的容量擴容2倍）。

// 新容量 = 原有容量的2倍
newCap = oldCap << 1

2：HashMap加入新元素時，如果鏈表長度大于8時，會將當前鏈表轉換為紅黑樹。在轉換紅黑樹之前，會判斷數組長度，如果小于64，會產生數組擴容。如果數組長度大于64，才會將鏈表轉換為紅黑樹。（鏈表屬于線性查找，速度慢）