Когда происходит коллизия hashCode в HashMap?

Коллизия hashCode в HashMap происходит, когда у двух разных ключей (K) вычисляется одинаковое значение хеш-кода (int). Это не означает, что сами ключи равны (equals возвращает true).

Механизм работы HashMap основан на использовании хеш-кодов для определения "ведра" (bucket), в котором будет храниться пара ключ-значение. При вычислении индекса ведра используется хеш-код ключа и текущая емкость таблицы:

// Схематично, реальная реализация может отличаться
int index = key.hashCode() & (capacity - 1);

Если у разных ключей одинаковый хеш-код, они попадают в одно и то же ведро. HashMap обрабатывает коллизии, связывая элементы в ведре в виде списка или дерева (начиная с Java 8, если список становится слишком длинным).

Последствия коллизий:

• Снижение производительности: Операции get и put требуют обхода списка/дерева в ведре, что увеличивает время поиска с O(1) в идеальном случае до O(n) в худшем (где n - количество элементов в ведре при сильных коллизиях) или O(log n) с использованием деревьев бинарного поиска.
• Увеличение используемой памяти: Несмотря на то, что это не прямое следствие коллизий, плохое распределение хеш-кодов может приводить к непропорциональному росту некоторых ведер.

Коллизии могут возникать из-за:

• Неудачной реализации метода hashCode() для пользовательских классов, которая не обеспечивает равномерное распределение хеш-кодов для ожидаемых данных.
• Недостаточной емкости HashMap или неправильно подобранного коэффициента загрузки (load factor), что приводит к быстрому заполнению существующих ведер.
• Случайного совпадения хеш-кодов даже при хорошей реализации hashCode(), особенно при большом количестве хранимых элементов.

Для минимизации коллизий важно обеспечить правильную реализацию hashCode() для пользовательских ключей, соблюдая контракт с equals(): если два объекта равны (equals возвращает true), их хеш-коды должны быть одинаковыми. Обратное неверно.