HashMap 是 Java 中最常用的集合类之一，它是基于哈希表实现的，提供了高效的数据存取功能。HashMap 的核心原理是将键（key）通过哈希函数转化为数组索引，然后将键值对（key-value pair）存储在数组的对应位置。如果多个键经过哈希计算得到相同的索引，HashMap 利用链表处理这种哈希冲突，形成链式存储。
HashMap 的数据结构是“数组 + 链表”的组合，即数组中的每个元素都是一个链表的头节点。数组的大小必须是2的幂，这是因为哈希函数的输出用于定位数组的索引，确保能够均匀分布。默认初始容量是16，最大容量是1<<30，超过这个容量时，HashMap 会进行扩容操作。
当向 HashMap 中插入一个键值对时，会先计算键的哈希值，通过哈希值与数组长度进行按位与运算（hash % array.length），得到的余数值作为数组的索引。如果该索引位置已经有元素存在，说明发生了哈希冲突，此时会将新元素的 Entry 的 next 指针指向已有的 Entry，形成链表。如果链表过长，会影响查找效率，因此在插入过程中，HashMap 会检查负载因子（load factor，默认为0.75），当达到阈值（threshold，等于容量乘以负载因子）时，会自动扩容，扩容后的数组大小通常是原大小的2倍。
HashMap 的主要操作包括插入、删除和查找。插入操作涉及计算哈希值、解决哈希冲突以及可能的扩容；查找操作则是根据键的哈希值找到数组的索引，然后遍历链表直到找到对应的键值对或遍历结束（链表头为null）。删除操作需要找到对应的键值对，然后从链表中移除。
HashMap 是非线程安全的，这意味着在多线程环境下，如果不采取同步措施，可能会出现数据不一致的情况。如果需要线程安全的哈希表，可以使用其线程安全的版本：ConcurrentHashMap。
HashMap 是通过数组和链表结合的方式实现高效的键值对存储。哈希函数用于快速定位，链表用于处理哈希冲突。在内存管理上，HashMap 会动态调整容量以保持良好的性能。理解HashMap的内部机制对于优化代码性能和避免潜在问题非常重要。
