Как реализована структура данных HashMap и что происходит при добавлении или поиске элементов?

HashMap в Java реализована на основе массива бакетов (bucket array) и связанных списков или сбалансированных деревьев (начиная с Java 8) для разрешения коллизий.

При добавлении элемента:

• Вычисляется хэш-код ключа и по нему определяется индекс бакета.
• Если бакет пуст, элемент помещается туда.
• Если бакет занят, происходит обход связанного списка или дерева, чтобы найти существующий ключ или добавить новый элемент.
• При достижении определённого порога коллизий связанный список преобразуется в дерево для повышения производительности.

При поиске элемента:

• Вычисляется хэш-код ключа и определяется бакет.
• В бакете происходит поиск по ключу в списке или дереве.
• Если ключ найден, возвращается связанное значение.

Такой подход обеспечивает среднюю сложность операций вставки и поиска близкую к O(1), при этом эффективно обрабатывая коллизии.