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Map 的原理
1.Map 是什么
Map 用于保留具备映射关系的数据，Map 汇合里保留着两组值，一组用于保留 Map 的 Key，另一组保留着 Map 的 value。
Map 有哪些办法
2.HsahMap 是什么
HashMap 是一个采纳 哈希表 实现的键值对汇合，继承自 AbstractMap，实现了 Map 接口。
HashMap 的非凡存储构造使得在获取指定元素前须要通过哈希运算，失去指标元素在哈希表中的地位，而后再进行大量比拟即可失去元素，这使得 HashMap 的查找效率高。
当产生 哈希抵触（碰撞）的时候，HashMap 采纳 拉链法 进行解决, 因而 HashMap 的底层实现是 数组 + 链表，如下图：
HashMap 实现概述
- 容许 key/value 为 null，然而 key 只能有一个 null
- 非线程平安，多个线程同时操作同一个 HashMap 实例所做的批改在线程间不同步
- 遍历时不保障任何程序，跟元素插入程序或者拜访程序无关
- 进行遍历时如果执行 HashMap 的 remove(Object key)或者 put(Object value)办法时会疾速失败，抛出异样 ConcurrentModificationException。遍历时删除元素只能通过 Iterator 自身的 remove()办法实现
HashMap 中有两个重要概念
因为 HashMap 扩容开销很大（须要创立新数组、从新哈希、调配等等），因而产生扩容相干的两个因素：
- 容量（capacity）HashMap 以后长度
- 负载因子（load factor）负载因子，默认值 0.75f
不利因素：容量太小扩容 rehash，导致性能升高，加载因子太大则会发生冲突，查找的效率变低.
容量即该 HashMap 可能存储的最大的 key 个数，为便于扩容，容量都是 2^n 次方。负载因子用于计算执行扩容的阈值，默认的负载因子是 0.75，该值是综合思考 HashMap 的 get/put 等多种操作时的工夫空间上的均衡，举荐应用默认值即可。如果容量时 256，负载因子是 0.75 时，当 key 的总量超过 192 个时会进行扩容，即容量变成原来的两倍 512，原有的存储的 key 会从新通过 hash 运算重新分配。
常量
// 如果不指定初值的话，列表的长度就为 16，默认加载因子为 0.75，static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;成员变量
// node 列表
transient Node<K,V>[] table;
// 缓存节点
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
// 节点数量
transient int size;
// 批改的次数
transient int modCount;
// 极限值，如果节点数大于这个值就须要扩容，计算形式是 capacity * loadfactor
int threshold;
// 加载因子，节点数值大于以后总数的肯定百分比时扩容
final float loadFactor;HashMap 的实现形式
/* ---------------- Public operations -------------- */
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and load factor.
*
* @param initialCapacity the initial capacity
* @param loadFactor the load factor
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative
* or the load factor is nonpositive
*/
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity:" +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor:" +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial
* capacity and the default load factor (0.75).
*
* @param initialCapacity the initial capacity.
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative.
*/
public HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
// Map 中生成一个新的 Map，属于深拷贝
final void putMapEntries(Map<? extends K, ? extends V> m, boolean evict) {int s = m.size();
if (s > 0) {if (table == null) { // pre-size
float ft = ((float)s / loadFactor) + 1.0F;
int t = ((ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY) ?
(int)ft : MAXIMUM_CAPACITY);
if (t > threshold)
threshold = tableSizeFor(t);
}
else if (s > threshold)
resize();
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
putVal(hash(key), key, value, false, evict);
}
}
}get 办法
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
/**
* Implements Map.get and related methods.
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @return the node, or null if none
*/
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
// 列表是否为空
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 第一个是否要找的，判断条件统一且 key 统一
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
// 依据哈希抵触解决办法，每个数据项都是一个链表，须要遍历这个链表去找到咱们须要的 key 那项
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
put 办法
put 操作时，HashMap 会先进行初始化，如果没有先进行初始化操作，初始化过程会取比用户指定容量大的最近 2 的幂次数作为数组的初始容量，如果设置扩容的阀值也进行更新，初始化实现当前持续 put 办法。
- 先判断有没有初始化
- 在判断传入的 key 是否为空 就存储在 table(0)地位
- key 不为空就对 key 进行 hash，hash 的后果在 & 上数组的长度就失去了地位。
- 如果存储地位为空就创立新节点，不为空就说存在 hash 抵触了。
- 解决抵触 HashMap 会遍历整个链表，如果有雷同的 value 值就更新，否则创立节点增加到链表头。
- 增加还要判断存储节点是否达到阈值，达到阈值要进行扩容。
- 扩容两倍，扩容的时候应用 Arrays.copy() 进行扩容。
- 扩容过后新插入的节点也要从新进行 hash 一遍能力插入。
/**
* Implements Map.put and related methods.
*
* @param hash hash for key
* @param key the key
* @param value the value to put
* @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
* @param evict if false, the table is in creation mode.
* @return previous value, or null if none
*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
// 首先还是先查看列表是否为空，为空的话就调用 reszie()
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 依据哈希办法找到列表中的地位，看看是否为空，为空就新建
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// 如果曾经存在，查看是不是和 key 统一，如果统一把 value 替换
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 再找链表里有没有数据项和 key 统一，不统一的话就找到链表的尾部
if ((e = p.next) == null) {
// 在尾部插入一个新的数据项
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 统一先让 p 和 e 指向同一个数据项
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 查看 e 是否为空，不为空示意 key 所对应的数据项曾经存在了
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
// 这时候就须要判断下 onlyIfAbsent 开关，如果为 true 示意不须要更新已有数据项的值了，false 才更新
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}如何计算失去 hash code
^ 和 >>> 这个两个运算符号
^ 这个符号叫做异或运算符，两个操作数的位中，雷同则后果为 0，不同则后果为 1
比方 2^5=7 因为 0010^0101=0111
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}modCount 的作用
能够看到 modeCount 在 put，get，remove 这些值中被批改。而后在 AbstractSet 的几个子类 KeySet 和 Values 中的 foreach 中被用来比拟。
在循环之前先记录 modCount 的值，如果循环完结之后这个值被扭转了阐明 HashMap 内部结构产生了变动，线程不平安了，就抛出异样，实现“fast-fail”机制。
public final void forEach(Consumer<? super V> action) {Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.value);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();}
}HashMap 的常见问题
hashMap 的 1.7 和 1.8 的区别？
Hash1.7 和 1.8 最大的不同在于 1.8 采纳了“数组 + 链表 + 红黑树”的数据结构，在链表长度超过 8 时，把链表转化成红黑树来解决 HashMap 因链表变长而查问变慢的问题。
1.7 的底层节点为 Entry，1.8 为 node，然而实质一样，都是 Map.Entry 的实现。
还有就是在存取数据时增加了对于树结构的遍历更新与增加操作，并采纳了尾插法来防止环形链表的产生。
HashMap 扭转头插法扭转尾插法的起因是什么？
java8 之前是头插法，就是说新来的值会取代原有的值，原有的值就顺推到链表中去，代码的作者认为起初的值被查找的可能性更大一点，晋升查找的效率。
HashMap 的扩容机制有哪些呢？
HashMap 的扩容机制，数组容量是无限的，数据屡次插入的，达到肯定数量就行扩容，也就是 resize。
举个栗子: 容量 100 的时，当要存第 76 的时候，就会判断须要进行 resize，进行扩容。
/**
* The load factor used when none specified in constructor.
*/
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;HashMap 的扩容的条件是什么呢？
扩容：创立一个新的 Entry 空数组，长度是原数组的 2 倍。
ReHash：遍历原 Entry 数组，把所有的 Entry 从新 Hash 到新数组。
为什么要从新计算 Hash 呢，间接复制用不香么？
Hash 的公式 —> index = HashCode（Key）&（Length – 1）
原来长度（Length）是 8 你位运算进去的值是 2，新的长度是 16 你位运算进去的值显著不一样了
咱们当初往一个容量大小为 2 的 put 两个值，负载因子是 0.75 是不是咱们在 put 第二个的时候就会进行 resize？
2*0.75 = 1 所以插入第二个就要 resize 了
因为 resize 的赋值形式，也就是应用了 单链表的头插入方式，同一地位上新元素总会被放在链表的头部地位，在旧数组中同一条 Entry 链上的元素，通过从新计算索引地位后，有可能被放到了新数组的不同地位上。
如果这个时候去取值，呈现了“Infinite Loop”。
应用头插 会扭转链表的上的程序，然而如果 应用尾插，在扩容时会放弃链表元素本来的程序，就不会呈现链表成环的问题了。
就是说本来是 A ->B，在扩容后那个链表还是 A ->B
Java7 在多线程操作 HashMap 时可能引起死循环，起因是扩容转移后前后链表程序倒置，在转移过程中批改了原来链表中节点的援用关系。
Java8 在同样的前提下并不会引起死循环，起因是扩容转移后前后链表程序不变，放弃之前节点的援用关系。
源码看到 put/get 办法都没有加同步锁，多线程状况最容易呈现的就是：无奈保障上一秒 put 的值，下一秒 get 的时候还是原值，所以线程平安还是无奈保障。
HashMap 初始值为什么是 16？
位与运算比算数计算的效率高了很多，设置初始值 16，是为了服务将 Key 映射到 index 的算法。
因为在应用不是 2 的幂的数字的时候，Length- 1 的值是所有二进制位全为 1，这种状况下，index 的后果等同于 HashCode 后几位的值。只有输出的 HashCode 自身散布平均，Hash 算法的后果就是平均的。
这是为了 实现均匀分布。
/**
* The default initial capacity - MUST be a power of two.
*/
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16能用 HashMap 给我举个例子么？
java 中，所有的对象都是继承于 Object 类。Ojbect 类中有两个办法 equals，hashCode 这两个办法都是用来比拟两个对象是否相等的。
在未重写 equals 办法咱们是继承了 object 的 equals 办法，那里的 equals 是比拟两个对象的内存地址，显然咱们 new 了 2 个对象内存地址必定不一样对于值对象，== 比拟的是两个对象的值
对于援用对象，比拟的是两个对象的地址
HashMap 是线程不平安的，其次要体现？
在 jdk1.7 中，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据失落。
在 jdk1.8 中，在多线程环境下，会产生数据笼罩的状况。
HashMap 常见面试题
- HashMap 的底层数据结构？
- HashMap 的存取原理？
- Java7 和 Java8 的区别？
- 为啥会线程不平安？
- 有什么线程平安的类代替么?
- 默认初始化大小是多少？为啥是这么多？为啥大小都是 2 的幂？
- HashMap 的扩容形式？负载因子是多少？为什是这么多？
- HashMap 的主要参数都有哪些？
- HashMap 是怎么解决 hash 碰撞的？
- hash 的计算规定？
实现线程平安须要用 ConcurrentHashMap
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