Explique como o HashMap funciona internamente, incluindo o que acontece conforme ele enche.

Um HashMap guarda um array de buckets. O hash da chave é espalhado misturando os bits altos, depois o índice é esse hash mascarado contra o tamanho da tabela, que é sempre uma potência de dois. Colisões formam uma lista encadeada no bucket, e um bin com pelo menos oito entradas numa tabela de pelo menos sessenta e quatro vira uma árvore rubro negra. Passando do fator de carga de 0,75 a tabela dobra e as entradas são reidratadas com novo hash.

Internamente é um array de bins. O hashCode da chave é espalhado com um ou exclusivo que traz os bits altos para baixo, e isso importa porque o índice é só o hash mascarado com o tamanho da tabela menos um, então sem essa mistura só os bits baixos seriam usados. Entradas que colidem encadeiam nesse bin, e desde o Java 8 um bin que passa de oito entradas, quando a tabela tem pelo menos sessenta e quatro, vira uma árvore rubro negra, então a busca no pior caso é logarítmica em vez de linear. Isso foi uma resposta a ataques de negação de serviço por colisão de hash. O crescimento é guiado pelo fator de carga, então com 0,75 de ocupação a tabela dobra e tudo é redistribuído, por isso dimensionar o mapa antes importa se eu sei que ele vai guardar um milhão de entradas. As consequências práticas com que me importo são que chaves devem ser imutáveis, que um hashCode ruim faz tudo cair num bin só, e que escritas concorrentes podem corromper a tabela, então mapas compartilhados usam ConcurrentHashMap em vez de lock externo.