Каким образом обрабатываются ситуации столкновения ключей в HashMap?

В HashMap столкновения ключей (коллизии) обрабатываются с помощью цепочек (chaining). Это значит, что все элементы, у которых при вычислении хеш-кода получается одинаковый индекс в массиве бакетов, хранятся в связном списке или дереве (начиная с Java 8) в этом бакете.

Когда происходит вставка, HashMap вычисляет хеш ключа и определяет бакет. Если бакет пуст, элемент просто добавляется. Если в бакете уже есть элементы, происходит перебор этих элементов, чтобы проверить, есть ли ключ, равный вставляемому. Если ключ совпадает, значение обновляется. Если нет — новый элемент добавляется в цепочку.

Начиная с Java 8, если цепочка в бакете становится слишком длинной (больше 8 элементов), связный список преобразуется в сбалансированное дерево (TreeMap), что улучшает производительность поиска с O(n) до O(log n).