八股02 HashMap

HashMap存储数据的方式：​​​​​​​

jdk1.8之前，HashMap底层通过数组 + 链表，java8及之后通过数组 + 链表/红黑树 实现，通过计算key的哈希值，找到元素存储的位置，jdk1.7之后通过  ( n - 1) & hash 来计算元素在数组中的存储位置，并且hash值是经过一定扰动的，减少冲突。存入元素时，如果目标位置上已经有了元素，会判断key是否相等，相等就直接覆盖，不相等就向后插入，链表长度大于8就会将链表转为红黑树，提升查询性能，小于6就会再转为链表，降低维护成本。

负载因子：

默认为0.75，用于判断是否需要扩容，如果size > 负载因子 * Capacity ，就扩容为原来的两倍

负载因子过高，会导致hash冲突更频繁，导致性能下降

过低会导致内存空间的浪费

如果已知需要多大的空间(n)，可以将HashMap容量初始化为  n / 负载因子 + 1， + 1 主要是为了防止向下取整，导致容量不够

hashCode 与equals方法

规范：如果两个对象，使用equals判断为true，那么他们的hashCode值必须相等

hashCode用于计算key的hash值，确定元素的存储位置

equals方法，用于判断两个key是否相同

为什么要重写hashCode和equals方法，

不重写equals方法的话，会使用从父继承过来的equals方法，没有显式的使用extends 的话，用的就是Object类的equals方法，也就是单纯的比较对象的地址是否相同，但一般要根据实际业务来判断是否相同

为什么要重写hashCode

前面说过hashCode使用来计算对象存储位置的，没有重写的话，默认是计算对象地址的hash值，这就可能导致，我们逻辑上认为相同的元素，被存在了不同的桶中

为什么HashMap扩容时使用2 的m次方倍？

  当n为2的m次方倍时，(n - 1) & hash == hash % n，而%运算很慢，始终确保HashMap的Capacity 为2的m次方倍，可以用这个属性来提高计算速度,并且可以让元素分布更均匀 2^n - 1后的二进制表现形式，后n 位都是1，相比于有0的情况，元素分布更均匀

  

使用HashMap提升性能的技巧：

1. 前面说过的，如果已知需要的空间，可以计算 初始化多大容量，能刚好保证不扩容

2. 根据实际业务，调整负载因子

3. 确保hashCode分布均匀

TreeMap （用的比较少）

通过红黑树实现，插入，查找，删除都需要logn的时间复杂度

另外HashMap线程不安全，不要在多线程共享的场景下使用，HashTable虽是线程安全的，但是性能堪忧，HashTable是通过锁全表来保证线程安全的，唯一优点，锁的成本低。可以使用ConcurrentHashMap，

ConcurrentHashMap

java7 采用分段锁，将整个hashmap分为多个Segment，每一个Segment单独内共用这一个锁，一定程度上提高了性能

java8 采用CAS + synchronized桶锁，相较于java7的锁单个segment，粒度更细