hashmap基本原理以及与hashtable，linkedhashmap，treemap区别_hashmap和treemap的底层数据结构-优快云博客

原理转

HashMap概述

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

HashMap的数据结构

在Java编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。

从上图中可以看出，HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。

 
        /** 
       
        * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. 
       
        */ 
       
        transient 
        Entry[] table; 
       
        static 
        class 
        Entry<K,V>  
        implements 
        Map.Entry<K,V> { 
       
        final 
        K key; 
       
        V value; 
       
        Entry<K,V> next; 
       
        final 
        int 
        hash; 
       
        …… 
       
        }

可以看出，Entry就是数组中的元素，每个 Map.Entry 其实就是一个key-value对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表。

HashMap的存取实现

存储

 
        public 
        V put(K key, V value) { 
       
        // HashMap允许存放null键和null值。 
       
        // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。   
       
        if 
        (key ==  
        null 
        ) 
       
        return 
        putForNullKey(value); 
       
        // 根据key的keyCode重新计算hash值。 
       
        int 
        hash = hash(key.hashCode()); 
       
        // 搜索指定hash值在对应table中的索引。 
       
        int 
        i = indexFor(hash, table.length); 
       
        // 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素。 
       
        for 
        (Entry<K,V> e = table[i]; e !=  
        null 
        ; e = e.next) { 
       
        Object k; 
       
        if 
        (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { 
       
        V oldValue = e.value; 
       
        e.value = value; 
       
        e.recordAccess( 
        this 
        ); 
       
        return 
        oldValue; 
       
        } 
       
        } 
       
        // 如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。 
       
        modCount++; 
       
        // 将key、value添加到i索引处。 
       
        addEntry(hash, key, value, i); 
       
        return 
        null 
        ; 
       
        }

从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。

addEntry(hash, key, value, i)方法根据计算出的hash值，将key-value对放在数组table的i索引处。addEntry 是 HashMap 提供的一个包访问权限的方法，代码如下：

 
        void 
        addEntry( 
        int 
        hash, K key, V value,  
        int 
        bucketIndex) { 
       
        // 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry   
       
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; 
       
        // 将新创建的 Entry 放入 bucketIndex 索引处，并让新的 Entry 指向原来的 Entry   
       
        table[bucketIndex] =  
        new 
        Entry<K,V>(hash, key, value, e); 
       
        // 如果 Map 中的 key-value 对的数量超过了极限 
       
        if 
        (size++ >= threshold) 
       
        // 把 table 对象的长度扩充到原来的2倍。 
       
        resize( 
        2 
        * table.length); 
       
        }

当系统决定存储HashMap中的key-value对时，完全没有考虑Entry中的value，仅仅只是根据key来计算并决定每个Entry的存储位置。我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可。

hash(int h)方法根据key的hashCode重新计算一次散列。此算法加入了高位计算，防止低位不变，高位变化时，造成的hash冲突。

 
        static 
        int 
        hash( 
        int 
        h) { 
       
        h ^= (h >>>  
        20 
        ) ^ (h >>>  
        12 
        ); 
       
        return 
        h ^ (h >>>  
        7 
        ) ^ (h >>>  
        4 
        );  
       
        }

我们可以看到在HashMap中要找到某个元素，需要根据key的hash值来求得对应数组中的位置。如何计算这个位置就是hash算法。前面说过HashMap的数据结构是数组和链表的结合，所以我们当然希望这个HashMap里面的元素位置尽量的分布均匀些，尽量使得每个位置上的元素数量只有一个，那么当我们用hash算法求得这个位置的时候，马上就可以知道对应位置的元素就是我们要的，而不用再去遍历链表，这样就大大优化了查询的效率。

对于任意给定的对象，只要它的 hashCode() 返回值相同，那么程序调用 hash(int h) 方法所计算得到的 hash 码值总是相同的。我们首先想到的就是把hash值对数组长度取模运算，这样一来，元素的分布相对来说是比较均匀的。但是，“模”运算的消耗还是比较大的，在HashMap中是这样做的：调用 indexFor(int h, int length) 方法来计算该对象应该保存在 table 数组的哪个索引处。indexFor(int h, int length) 方法的代码如下：

 
        static 
        int 
        indexFor( 
        int 
        h,  
        int 
        length) {   
       
        return 
        h & (length- 
        1 
        ); 
       
        }

这个方法非常巧妙，它通过 h & (table.length -1) 来得到该对象的保存位，而HashMap底层数组的长度总是 2 的 n 次方，这是HashMap在速度上的优化。在 HashMap 构造器中有如下代码：

 
        int 
        capacity =  
        1 
        ; 
       
        while 
        (capacity < initialCapacity)   
       
        capacity <<=  
        1 
        ;

这段代码保证初始化时HashMap的容量总是2的n次方，即底层数组的长度总是为2的n次方。

当length总是 2 的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。

这看上去很简单，其实比较有玄机的，我们举个例子来说明：

假设数组长度分别为15和16，优化后的hash码分别为8和9，那么&运算后的结果如下：

h & (table.length-1)	hash		table.length-1
8 & (15-1)：	0100	&	1110	= 0100
9 & (15-1)：	0101	&	1110	= 0100
8 & (16-1)：	0100	&	1111	= 0100
9 & (16-1)：	0101	&	1111	= 0101

从上面的例子中可以看出：当它们和15-1（1110）“与”的时候，产生了相同的结果，也就是说它们会定位到数组中的同一个位置上去，这就产生了碰撞，8和9会被放到数组中的同一个位置上形成链表，那么查询的时候就需要遍历这个链表，得到8或者9，这样就降低了查询的效率。同时，我们也可以发现，当数组长度为15的时候，hash值会与15-1（1110）进行“与”，那么最后一位永远是0，而0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大，更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！而当数组长度为16时，即为2的n次方时，2n-1得到的二进制数的每个位上的值都为1，这使得在低位上&时，得到的和原hash的低位相同，加之hash(int h)方法对key的hashCode的进一步优化，加入了高位计算，就使得只有相同的hash值的两个值才会被放到数组中的同一个位置上形成链表。

所以说，当数组长度为2的n次幂的时候，不同的key算得得index相同的几率较小，那么数据在数组上分布就比较均匀，也就是说碰撞的几率小，相对的，查询的时候就不用遍历某个位置上的链表，这样查询效率也就较高了。

根据上面 put 方法的源代码可以看出，当程序试图将一个key-value对放入HashMap中时，程序首先根据该 key 的 hashCode() 返回值决定该 Entry 的存储位置：如果两个 Entry 的 key 的 hashCode() 返回值相同，那它们的存储位置相同。如果这两个 Entry 的 key 通过 equals 比较返回 true，新添加 Entry 的 value 将覆盖集合中原有 Entry 的 value，但key不会覆盖。如果这两个 Entry 的 key 通过 equals 比较返回 false，新添加的 Entry 将与集合中原有 Entry 形成 Entry 链，而且新添加的 Entry 位于 Entry 链的头部——具体说明继续看 addEntry() 方法的说明。

读取

 
        public 
        V get(Object key) { 
       
        if 
        (key ==  
        null 
        ) 
       
        return 
        getForNullKey(); 
       
        int 
        hash = hash(key.hashCode()); 
       
        for 
        (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; 
       
        e !=  
        null 
        ; 
       
        e = e.next) { 
       
        Object k; 
       
        if 
        (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))   
       
        return 
        e.value; 
       
        } 
       
        return 
        null 
        ; 
       
        }

有了上面存储时的hash算法作为基础，理解起来这段代码就很容易了。从上面的源代码中可以看出：从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。

归纳

简单地说，HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理，这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对，当需要存储一个 Entry 对象时，会根据hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，
也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

HashMap的resize（rehash）

当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，数组扩容这个操作也会出现在ArrayList中，这是一个常用的操作，而在HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。

那么HashMap什么时候进行扩容呢？当HashMap中的元素个数超过数组大小loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

HashMap的性能参数

HashMap 包含如下几个构造器：

HashMap()：构建一个初始容量为 16，负载因子为 0.75 的 HashMap。
ashMap(int initialCapacity)：构建一个初始容量为 initialCapacity，负载因子为 0.75 的 HashMap。
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：以指定初始容量、指定的负载因子创建一个 HashMap。

HashMap的基础构造器HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)带有两个参数，它们是初始容量initialCapacity和负载因子loadFactor。

负载因子loadFactor衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。

HashMap的实现中，通过threshold字段来判断HashMap的最大容量：

 
        threshold = ( 
        int 
        )(capacity * loadFactor);

结合负载因子的定义公式可知，threshold就是在此loadFactor和capacity对应下允许的最大元素数目，超过这个数目就重新resize，以降低实际的负载因子。默认的的负载因子0.75是对空间和时间效率的一个平衡选择。当容量超出此最大容量时， resize后的HashMap容量是容量的两倍：

Fail-Fast机制

我们知道java.util.HashMap不是线程安全的，因此如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了map，那么将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。

这一策略在源码中的实现是通过modCount域，modCount顾名思义就是修改次数，对HashMap内容的修改都将增加这个值，那么在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount。

 
        HashIterator() { 
       
        expectedModCount = modCount; 
       
        if 
        (size >  
        0 
        ) {  
        // advance to first entry 
       
        Entry[] t = table; 
       
        while 
        (index < t.length && (next = t[index++]) ==  
        null 
        )  
       
        ; 
       
        } 
       
        }

在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map：

注意到modCount声明为volatile，保证线程之间修改的可见性。

 
        final 
        Entry<K,V> nextEntry() { 
       
        if 
        (modCount != expectedModCount) 
       
        throw 
        new 
        ConcurrentModificationException();

在HashMap的API中指出：

由所有HashMap类的“collection 视图方法”所返回的迭代器都是快速失败的：在迭代器创建之后，如果从结构上对映射进行修改，除非通过迭代器本身的 remove 方法，其他任何时间任何方式的修改，迭代器都将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就会完全失败，而不冒在将来不确定的时间发生任意不确定行为的风险。

注意，迭代器的快速失败行为不能得到保证，一般来说，存在非同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的做法是错误的，正确做法是：迭代器的快速失败行为应该仅用于检测程序错误。

HashMap的两种遍历方式

第一种

 
        Map map =  
        new 
        HashMap(); 
       
        　　Iterator iter = map.entrySet().iterator(); 
       
        while 
        (iter.hasNext()) { 
       
        　　Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next(); 
       
        　　Object key = entry.getKey(); 
       
        　　Object val = entry.getValue(); 
       
        　　}

效率高,以后一定要使用此种方式！

第二种

 
        Map map =  
        new 
        HashMap(); 
       
        　　Iterator iter = map.keySet().iterator(); 
       
        while 
        (iter.hasNext()) { 
       
        　　Object key = iter.next(); 
       
        　　Object val = map.get(key); 
       
        　　}

效率低,以后尽量少使用！

HashMap和Hashtable的区别

HashTable是线程安全的一个Collection。

HashMap是Hashtable的轻量级实现（非线程安全的实现），他们都完成了Map接口，主要区别在于HashMap允许空（null）键值（key）,由于非线程安全，效率上可能高于Hashtable。 HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。 HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。 Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。最大的不同是，Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步。 Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差

public static void main(String args[]) { HashTable h=new HashTable(); h.put("用户1",new Integer(90)); h.put("用户2",new Integer(50)); h.put("用户3",new Integer(60)); h.put("用户4",new Integer(70)); h.put("用户5",new Integer(80)); Enumeration e=h.elements(); while(e.hasMoreElements()){ System.out.println(e.nextElement()); }

总结：

hashmap	线程不安全	允许有null的键和值	效率高一点、	方法不是Synchronize的要提供外同步	有containsvalue和containsKey方法	HashMap 是Java1.2 引进的Map interface 的一个实现	HashMap是Hashtable的轻量级实现
hashtable	线程安全	不允许有null的键和值	效率稍低、	方法是是Synchronize的	有contains方法方法	、Hashtable 继承于Dictionary 类	Hashtable 比HashMap 要旧

HashMap 实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

HashMap存数据的过程是：

HashMap内部维护了一个存储数据的Entry数组，HashMap采用链表解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表。当准备添加一个key-value对时，首先通过hash(key)方法计算hash值，然后通过indexFor(hash,length)求该key-value对的存储位置，计算方法是先用hash&0x7FFFFFFF后，再对length取模，这就保证每一个key-value对都能存入HashMap中，当计算出的位置相同时，由于存入位置是一个链表，则把这个key-value对插入链表头。

HashMap中key和value都允许为null。key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中。

了解了数据的存储，那么数据的读取也就很容易就明白了。

HashMap的存储结构，如下图所示：

图中，紫色部分即代表哈希表，也称为哈希数组，数组的每个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，如果不同的key映射到了数组的同一位置处，就将其放入单链表中。

HashMap内存储数据的Entry数组默认是16，如果没有对Entry扩容机制的话，当存储的数据一多，Entry内部的链表会很长，这就失去了HashMap的存储意义了。所以HasnMap内部有自己的扩容机制。HashMap内部有：

变量size，它记录HashMap的底层数组中已用槽的数量；

变量threshold，它是HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）

变量DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f，默认加载因子为0.75

HashMap扩容的条件是：当size大于threshold时，对HashMap进行扩容

扩容是是新建了一个HashMap的底层数组，而后调用transfer方法，将就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新计算元素在新的数组中的索引位置）。很明显，扩容是一个相当耗时的操作，因为它需要重新计算这些元素在新的数组中的位置并进行复制处理。因此，我们在用HashMap的时，最好能提前预估下HashMap中元素的个数，这样有助于提高HashMap的性能。

HashMap共有四个构造方法。构造方法中提到了两个很重要的参数：初始容量和加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中槽的数量（即哈希数组的长度），初始容量是创建哈希表时的容量（从构造函数中可以看出，如果不指明，则默认为16），加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 resize 操作（即扩容）。

下面说下加载因子，如果加载因子越大，对空间的利用更充分，但是查找效率会降低（链表长度会越来越长）；如果加载因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（很多空间还没用，就开始扩容了），对空间造成严重浪费。如果我们在构造方法中不指定，则系统默认加载因子为0.75，这是一个比较理想的值，一般情况下我们是无需修改的。

另外，无论我们指定的容量为多少，构造方法都会将实际容量设为不小于指定容量的2的次方的一个数，且最大值不能超过2的30次方

对HashMap想进一步深入了解的朋友推荐看一下HashMap源码剖析：http://blog.youkuaiyun.com/ns_code/article/details/36034955

二、Hashtable简介

Hashtable同样是基于哈希表实现的，同样每个元素是一个key-value对，其内部也是通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。

Hashtable也是JDK1.0引入的类，是线程安全的，能用于多线程环境中。

Hashtable同样实现了Serializable接口，它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

Hashtable和HashMap比较相似，感兴趣的朋友可以看“Hashtable源码剖析”这篇博客：http://blog.youkuaiyun.com/ns_code/article/details/36191279

下面主要介绍一下HashTable和HashMap区别

三、HashTable和HashMap区别

1、继承的父类不同

Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap继承自AbstractMap类。但二者都实现了Map接口。

2、线程安全性不同

javadoc中关于hashmap的一段描述如下：此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个哈希映射，而其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则它必须保持外部同步。

Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非Synchronize的。在多线程并发的环境下，可以直接使用Hashtable，不需要自己为它的方法实现同步，但使用HashMap时就必须要自己增加同步处理。（结构上的修改是指添加或删除一个或多个映射关系的任何操作；仅改变与实例已经包含的键关联的值不是结构上的修改。）这一般通过对自然封装该映射的对象进行同步操作来完成。如果不存在这样的对象，则应该使用 Collections.synchronizedMap 方法来“包装”该映射。最好在创建时完成这一操作，以防止对映射进行意外的非同步访问，如下所示：

Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));

Hashtable 线程安全很好理解，因为它每个方法中都加入了Synchronize。这里我们分析一下HashMap为什么是线程不安全的：

HashMap底层是一个Entry数组，当发生hash冲突的时候，hashmap是采用链表的方式来解决的，在对应的数组位置存放链表的头结点。对链表而言，新加入的节点会从头结点加入。

我们来分析一下多线程访问：

（1）在hashmap做put操作的时候会调用下面方法：

[java]view plain copy
// 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。      
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {      
        // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中      
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];      
        // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，      
        // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”      
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);      
        // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小      
        if (size++ >= threshold)      
            resize(2 * table.length);      
    }  

在hashmap做put操作的时候会调用到以上的方法。现在假如A线程和B线程同时对同一个数组位置调用addEntry，两个线程会同时得到现在的头结点，然后A写入新的头结点之后，B也写入新的头结点，那B的写入操作就会覆盖A的写入操作造成A的写入操作丢失

（ 2）删除键值对的代码

[java]view plain copy
<span style="font-size: 18px;">      </span>// 删除“键为key”的元素      
    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {      
        // 获取哈希值。若key为null，则哈希值为0；否则调用hash()进行计算      
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());      
        int i = indexFor(hash, table.length);      
        Entry<K,V> prev = table[i];      
        Entry<K,V> e = prev;      
     
        // 删除链表中“键为key”的元素      
        // 本质是“删除单向链表中的节点”      
        while (e != null) {      
            Entry<K,V> next = e.next;      
            Object k;      
            if (e.hash == hash &&      
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {      
                modCount++;      
                size--;      
                if (prev == e)      
                    table[i] = next;      
                else     
                    prev.next = next;      
                e.recordRemoval(this);      
                return e;      
            }      
            prev = e;      
            e = next;      
        }      
     
        return e;      
    }  

当多个线程同时操作同一个数组位置的时候，也都会先取得现在状态下该位置存储的头结点，然后各自去进行计算操作，之后再把结果写会到该数组位置去，其实写回的时候可能其他的线程已经就把这个位置给修改过了，就会覆盖其他线程的修改

（3）addEntry中当加入新的键值对后键值对总数量超过门限值的时候会调用一个resize操作，代码如下：

[java]view plain copy
// 重新调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的容量      
    void resize(int newCapacity) {      
        Entry[] oldTable = table;      
        int oldCapacity = oldTable.length;     
        //如果就容量已经达到了最大值，则不能再扩容，直接返回    
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {      
            threshold = Integer.MAX_VALUE;      
            return;      
        }      
     
        // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的全部元素添加到“新HashMap”中，      
        // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。      
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];      
        transfer(newTable);      
        table = newTable;      
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);      
    }  

这个操作会新生成一个新的容量的数组，然后对原数组的所有键值对重新进行计算和写入新的数组，之后指向新生成的数组。

当多个线程同时检测到总数量超过门限值的时候就会同时调用resize操作，各自生成新的数组并rehash后赋给该map底层的数组table，结果最终只有最后一个线程生成的新数组被赋给table变量，其他线程的均会丢失。而且当某些线程已经完成赋值而其他线程刚开始的时候，就会用已经被赋值的table作为原始数组，这样也会有问题。 3、是否提供contains方法

HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsValue和containsKey，因为contains方法容易让人引起误解。

Hashtable则保留了contains，containsValue和containsKey三个方法，其中contains和containsValue功能相同。

我们看一下Hashtable的ContainsKey方法和ContainsValue的源码：

[java]view plain copy
public boolean containsValue(Object value) {      
     return contains(value);      
 }  

[java]view plain copy
// 判断Hashtable是否包含“值(value)”      
 public synchronized boolean contains(Object value) {      
     //注意，Hashtable中的value不能是null，      
     // 若是null的话，抛出异常!      
     if (value == null) {      
         throw new NullPointerException();      
     }      
    
     // 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)      
     // 对于每个Entry(单向链表)，逐个遍历，判断节点的值是否等于value      
     Entry tab[] = table;      
     for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {      
         for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {      
             if (e.value.equals(value)) {      
                 return true;      
             }      
         }      
     }      
     return false;      
 }  

[java]view plain copy
// 判断Hashtable是否包含key      
 public synchronized boolean containsKey(Object key) {      
     Entry tab[] = table;      
/计算hash值，直接用key的hashCode代替    
     int hash = key.hashCode();        
     // 计算在数组中的索引值     
     int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;      
     // 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素      
     for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {      
         if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {      
             return true;      
         }      
     }      
     return false;      
 }  

下面我们看一下HashMap的ContainsKey方法和ContainsValue的源码：

[java]view plain copy
// HashMap是否包含key      
    public boolean containsKey(Object key) {      
        return getEntry(key) != null;      
    }  

[java]view plain copy
// 返回“键为key”的键值对      
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {      
        // 获取哈希值      
        // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，“key不为null”的则调用hash()计算哈希值      
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());      
        // 在“该hash值对应的链表”上查找“键值等于key”的元素      
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];      
             e != null;      
             e = e.next) {      
            Object k;      
            if (e.hash == hash &&      
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))      
                return e;      
        }      
        return null;      
    }  

[java]view plain copy
// 是否包含“值为value”的元素      
    public boolean containsValue(Object value) {      
    // 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找      
    if (value == null)      
            return containsNullValue();      
     
    // 若“value不为null”，则查找HashMap中是否有值为value的节点。      
    Entry[] tab = table;      
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)      
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)      
                if (value.equals(e.value))      
                    return true;      
    return false;      
    }  

通过上面源码的比较，我们可以得到第四个不同的地方

4、key和value是否允许null值

其中key和value都是对象，并且不能包含重复key，但可以包含重复的value。

通过上面的ContainsKey方法和ContainsValue的源码我们可以很明显的看出：

Hashtable中，key和value都不允许出现null值。但是如果在Hashtable中有类似put(null,null)的操作，编译同样可以通过，因为key和value都是Object类型，但运行时会抛出NullPointerException异常，这是JDK的规范规定的。
HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null值时，可能是 HashMap中没有该键，也可能使该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。

5、两个遍历方式的内部实现上不同

Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因，Hashtable还使用了Enumeration的方式。

6、hash值不同

哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计算hash值。

hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值。

Hashtable计算hash值，直接用key的hashCode()，而HashMap重新计算了key的hash值，Hashtable在求hash值对应的位置索引时，用取模运算，而HashMap在求位置索引时，则用与运算，且这里一般先用hash&0x7FFFFFFF后，再对length取模，&0x7FFFFFFF的目的是为了将负的hash值转化为正值，因为hash值有可能为负数，而&0x7FFFFFFF后，只有符号外改变，而后面的位都不变。

7、内部实现使用的数组初始化和扩容方式不同

HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11，而HashMap为16，Hashtable不要求底层数组的容量一定要为2的整数次幂，而HashMap则要求一定为2的整数次幂。
Hashtable扩容时，将容量变为原来的2倍加1，而HashMap扩容时，将容量变为原来的2倍。

Hashtable和HashMap它们两个内部实现方式的数组的初始大小和扩容的方式。HashTable中hash数组默认大小是11，增加的方式是 old*2+1

HashMap和TreeMap的区别

HashMap和treemap的区别

HashMap：数组方式存储key/value，线程非安全，允许null作为key和value，key不可以重复，value允许重复，不保证元素迭代顺序是按照插入时的顺序，key的hash值是先计算key的hashcode值，然后再进行计算，每次容量扩容会重新计算所以key的hash值，会消耗资源，要求key必须重写equals和hashcode方法

默认初始容量16，加载因子0.75，扩容为旧容量乘2，查找元素快，如果key一样则比较value，如果value不一样，则按照链表结构存储value，就是一个key后面有多个value；

TreeMap：基于红黑二叉树的NavigableMap的实现，线程非安全，不允许null，key不可以重复，value允许重复，存入TreeMap的元素应当实现Comparable接口或者实现Comparator接口，会按照排序后的顺序迭代元素，两个相比较的key不得抛出classCastException。主要用于存入元素的时候对元素进行自动排序，迭代输出的时候就按排序顺序输出

HashMap,LinkedHashMap,TreeMap的区别

HashMap

　　HashMap 是一个最常用的Map，它根据键的HashCode 值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。
　　HashMap最多只允许一条记录的键为Null；允许多条记录的值为 Null。
　　HashMap不支持线程的同步（即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap），可能会导致数据的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap。
　　Hashtable与 HashMap类似，它继承自Dictionary类。不同的是：它不允许记录的键或者值为空；它支持线程的同步（即任一时刻只有一个线程能写Hashtable），因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。

LinkedHashMap

　　LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的。也可以在构造时带参数，按照应用次数排序。底层使用双向链表
在遍历的时候会比HashMap慢，不过有种情况例外：当HashMap容量很大，实际数据较少时，遍历起来可能会比LinkedHashMap慢。因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关，和容量无关，而HashMap的遍历速度和他的容量有关。

TreeMap

　　TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序。
　　默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

三种类型分别在什么时候使用

　　1、一般情况下，我们用的最多的是HashMap。HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的，它根据键的HashCode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。
　　2、TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。
　　3、LinkedHashMap 是HashMap的一个子类，如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列，像连接池中可以应用。

其他

1. HashSet是通过HashMap实现的,TreeSet是通过TreeMap实现的,只不过Set用的只是Map的key
2. Map的key和Set都有一个共同的特性就是集合的唯一性.TreeMap更是多了一个排序的功能.
3. hashCode和equal()是HashMap用的, 因为无需排序所以只需要关注定位和唯一性即可.
　　a. hashCode是用来计算hash值的,hash值是用来确定hash表索引的.
　　b. hash表中的一个索引处存放的是一张链表, 所以还要通过equal方法循环比较链上的每一个对象才可以真正定位到键值对应的Entry.
　　c. put时,如果hash表中没定位到,就在链表前加一个Entry,如果定位到了,则更换Entry中的value,并返回旧value
4. 由于TreeMap需要排序,所以需要一个Comparator为键值进行大小比较.当然也是用Comparator定位的.
　　a. Comparator可以在创建TreeMap时指定
　　b. 如果创建时没有确定,那么就会使用key.compareTo()方法,这就要求key必须实现Comparable接口.
　　c. TreeMap是使用Tree数据结构实现的,所以使用compare接口就可以完成定位了.

注意：

　　1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
　　2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
　　3、List，可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)
　　4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
　　5、Map用 put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
　　HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值，这个值存储在一个array中。我们都知道所有存储结构中，array查找速度是最快的。所以，可以加速查找。发生碰撞时，让array指向多个values。即，数组每个位置上又生成一个梿表。
　　6、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。
　　　　使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。
　　　　使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。
　　　　为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。