HashMap

1. HashMap底层数据结构是什么？

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jdk1.7

1. 底层为 数组(Entry)+链表组成，链表为解决hash冲突而存在；
2. 采用头插法：一般情况下，新加入的键值对被查找访问的概率更高，头插法能够提升检索效率；

jdk1.8

1. 底层为 数组(Node)+链表+红黑树，当链表过长时会影响hashmap性能；链表检索的时间复杂度为O(n),红黑树的时间复杂度为O(logn),引入红黑树，在一定条件下链表和红黑树进行转换，提升检索性能；
2. 采用尾插法：尾插法可以统计链表长度，判断是否大于8，而且链表过长时会转化为红黑树

2. HashMap中，关键属性有哪些?

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jdk1.7

    /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
     //默认初试容量，16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    /**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */
    // 最大容量 1<<30
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    //扩容负载因子
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

jdk1.8

     /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
     //默认初试容量，16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    /**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */
    // 最大容量 1<<30
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    //扩容负载因子
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    /**
     * The bin count threshold for using a tree rather than list for a
     * bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
     * bin with at least this many nodes. The value must be greater
     * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
     * tree removal about conversion back to plain bins upon
     * shrinkage.
     */
    //链表转红黑树，链表长度阈值；
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    /**
     * The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
     * resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
     * most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
     */
    //红黑树转链表阈值；
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    /**
     * The smallest table capacity for which bins may be treeified.
     * (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
     * Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
     * between resizing and treeification thresholds.
     */
    //链表转红黑树，数组的长度；当链表长度>TREEIFY_THRESHOLD，且数组长度>64，则链表转红黑树，否则先扩容；
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

3.HashMap为什么线程不安全？

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1. 多线程下会形成死循环；
   jdk1.7采用的是头插法，在多线程情况下扩容，可能会导致链表的环形结构，出现死循环；jdk1.8采用的尾插法，在扩容的情况下保持链表原本的顺序，不会出现环形链表问题；
   多线程 在CAPACITY=2的HashMap中，resize之前，插入A.B.C三个数据，按照顺序排列；resize后，由于1.7按照头插法，可能导致图2的结果，最终导致A和B形成环形；
   
2. 多线程的put可能导致元素丢失；
   多线程同时put操作，如果计算出来的索引位置相同，可能造成前一个key被后一个key覆盖，导致元素丢失；
3. 多线程的put，get可能导致结果为null
   先put，然后扩容，此时其他线程get操作可能结果为空；

4.链表为什么要转红黑树，条件和原因？

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1. 在jdk1.8以前，采用数组和链表的数据结构；大量的数据在一个hash桶中时，会导致链表的长度过大，检索时间复杂度从O(1)变成O(n),降低了hashMap的性能，引入红黑树，时间复杂度为O(logn),降低检索时间，提升性能;
2. 数组长度大于64，且链表长度大于8时，链表转为红黑树；
3. 当链表长度小于8时，如果转红黑树，红黑树会有左旋右旋的消耗，反而降低了效率；

5.HashMap怎么解决hash冲突？

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当两个对象的hashcode相等时，调用equals方法判断，相等的话则进行值覆盖，不相等则采用链表+红黑树的方式解决

6.为什么HashMap的数组大小都是2次幂？

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    static int indexFor(int hashcode, int length) {
        // assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
        return hashcode & (length-1);
    }

拿length=16为例
当任意hashcode与(16-1)进行与运算时，index的值与hashcode相关
15的二进制是1111；

10111011000111110100 & 1111 十进制结果 是 4；
10111011000111110110 & 1111 十进制结果 是 6；
10111011000111110101 & 1111 十进制结果 是 5；
当hashcode均匀分布时，对应到hashmap中的hash桶也是均匀分布；

7.为什么负载因子为0.75

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根据泊松分布，在负载因子默认为0.75的时候，单个hash槽内元素个数为8的概率小于百万分之一，所以将7作为一个分水岭，等于7的时候不转换，大于等于8的时候才进行转换，小于等于6的时候就化为链表。

8.怎么解决HashMap线程不安全问题?

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1. Collections.synchronizedMap(Map) (全是锁)
   
2. HashTable (全是锁)
   
3. ConcurrentHashMap