Как работает HashMap?

Один из популярнейших вопросов, потому что содержит много нюансов. Лучше всего подготовиться к нему помогает чтение исходного кода HashMap. Реализация подробно рассмотрена во множестве статей, например на хабре.

Нюансы которые стоит повторить и запомнить:
🔘 Общий принцип: внутренний массив table, содержащий бакеты (корзины) – списки элементов с одинаковыми пересчитанными хэш-суммами;
🔘 Пересчет хэш-суммы для умещения int индексов в capacity ячейках table;
🔘 rehash – удвоение размера table при достижении threshold (capacity*loadFactor) занятых бакетов;
🔘 Невозможность сжать однажды раздувшийся table;
🔘 Два способа разрешения коллизий: используемый в HashMap метод цепочек и альтернатива – открытая адресация;
🔘 Варианты для многопоточного использования: пересинхронизированная Hashtable и умная ConcurrentHashMap;
🔘 Оптимизация Java 8: превращение списка в бакете в дерево при достижении 8 элементов – при большом количестве коллизий скорость доступа растет с O(n) до O(log(n));
🔘 Явное использование бакета 0 для ключа null;
🔘 Связь с HashSet – HashMap, в котором используются только ключи;
🔘 Нет гарантий порядка элементов;

Обсуждая этот вопрос на интервью вы обязательно затронете особенности методов equals/hashCode. Возможно придется поговорить об альтернативных хранилищах ключ-значение – TreeMap, LinkedHashMap.