简单谈谈对HashMap的理解

——谈谈你对HashMap的认识吧。

　　HashMap是基于哈希表的Map接口实现的，以key-value的形式存储，主要是存放键值对，HashMap的实现不是同步的，所以是线程不安全的，并且它的key，value可以为null，当key为null时，value存储在数组下标为0的位置，并且HashMap的映射也不是有序的

　　HashMap维护了一个数组，数组的每一个元素都是一个Entry对象，每个Entry对象都包含4个属性：key,value,hash,next，其中next是对下一个元素的引用，默认是null

　　当我们向HashMap中插入一个元素的时候，使用key通过哈希函数得到一个hash值，根据hash值能得到一个数组下标，如果得到的数组下标的位置为空，就插入数据，如果位置上有其他的Entry对象，就会发生哈希碰撞，发生了哈希碰撞，就要把插入的Entry对象跟这个位置上的其他Entry对象通过next属性连接起来形成一个链表

　　JDK1.8之前，采用的是数组+链表，链表主要解决了哈希碰撞（两个对象调用hashCode()的哈希码值一致导致数组索引相同）而存在的，链表的优点在于增加，删除速度快，但是查询效率低

　　JDK1.8之后，采用的是数组+链表/红黑树，之所以改为红黑树，原因是为了提高查询效率

 

——jdk1.8为什么要引入红黑树？

　　红黑树也叫平衡二叉查找树

　　二叉树的特点就是任意节点的左子树的所有节点都小于它，任意节点的右子树的所有节点都大于它，红黑树在这个基础上做了调整，保证左子树和右子树的高度差最大为2

 

——遍历链表和红黑树的时间复杂度各是多少？

　　遍历链表的时间复杂度是O(n)，遍历红黑树的时间复杂度是O(logn)

　　HashMap根据key查找的时间复杂度只取决于桶里的数据结构

 

——HashMap什么时候用链表，什么时候用红黑树？

　　数组上某个下标位置的节点数目大于8时，并且数组长度大于64时，会从链表转为红黑树，当节点数目小于等于6时，会从红黑树转为链表

　　当数组上某个下标位置的节点数目大于8时，但是数组长度小于64时，不会从链表转为红黑树，因为当数组的长度小于64时，查询效率比较快，并且链表转红黑树会浪费资源并占用较大的空间

 

——哈希函数具体是怎么实现的？

　　想HashMap中插入一个Entry对象，会使用key调用hashCode()方法，得到一个int类型的HashCode，再将hashCode往右移16位，与hashCode本身做异或运算，得到hash值

 

——怎么使用hash值计算数组下标？

　　使用hash值和[数组长度-1]做位与运算，得到一个0-[数组长度-1]的数，这个数就是插入位置的下标

　　HashMap的数组长度一定是2的n次幂，所以 [数组长度-1] 换算成二进制的每一位都是1

 

——为什么jdk1.8中链表的插入方式要改为尾插入？

　　如果采用头插法的话，在并发场景下，扩容可能会产生循环链表的情况

 

——你知道HashMap的扩容机制吗？

　　HashMap容器的容量是16，加载因子默认是0.75

　　当容器中的元素数量大于 容量 * 加载因子，就会进行扩容，每次扩容的HashMap的容量会扩大1倍（*2）

　　JDK1.8之前，扩容的核心思想：使用一个容量更大的数组代替原来的数组，将原来数组内的元素拷贝到新数组中，拷贝过程中会遍历原数组中的元素，依次添加到新数组中

　　JDK1.8之后，扩容的核心思想：将原数组的各个元素的hash值与原数组长度做位与运算，如果结果为0，则位置不用改变，如果位置不为0，则元素下标改为 原数组下标+原数组长度

 

——为什么加载因子默认是0.75？

　　加载因子越大，数组的空间利用率就越高，但是哈希碰撞的概率也会越高

　　加载因子为0.75是对空间利用率和哈希碰撞概率的折中

 

——如何在高并发的情况下使用HashMap？

　　使用ConcurrentHashMap 或者 synchronizedMap(Hashmap hashMap)

 

——ConcurrentHashMap与HashMap有什么区别？

　　HashMap是线程不安全的，ConcurrentHashMap是线程安全的

　　HashMap的key和value可以为null，ConcurrentHashMap的key和value不能为空

 

——ConcurrentHashMap是怎么保证线程安全的？

　　JDK1.8之前，采用了分段式锁，把一个HashMap拆成多个Segment容器，每个容器配一把锁，同一时间只允许一个线程持有这把锁，宏观上多个线程可以同时访问这个HashMap容器

　　JDK1.8之后，采用了HashMap的数组+链表/红黑树的结构，把头/根节点加上了synchronized锁,同一时间，只有一个线程可以对该链表/红黑树进行操作

 

——Hashtable与HashMap有什么区别？

　　HashMap是线程不安全的，HashTable是线程安全的

　　HashMap的key和value可以为null，HashTable的key和value不能为空

　　HashMap每次扩容数组长度都会*2，HashTable每次扩容数组长度都会*2+1，这么做是为了尽量是奇数，防止哈希碰撞

 

——那key为null的情况下，会把null存到什么位置？

　　存到数组下标为0的位置

 

——HashMap的key是有序存放的吗？

　　不是，是根据插入元素的hash值来计算插入位置的

 

——如果我想有序存放要怎么办？

　　使用LinkedHashMap或者TreeMap

　　LinkedHashMap维护了一个双向链表

　　TreeMap是红黑树，遍历TreeMap的时候会按照自然排序输出所有元素

 

——如果要用HashMap存一万条数据，怎么做能提高效率？

　　预定义存储空间 = 数据量/加载因子 + 1

　　减小加载因子，虽然降低了空间利用率，但是也降低了哈希碰撞