[集合]HashMap的底层实现原理

一、Map的实现类的结构:

 |----Map:双列数据，存储key-value对的数据  ----类似于函数 y = f(x)
      |----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储null的key和value
           |----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历
                   原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素
                   对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap
      |----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历 此时考虑key的自然排序或定制排序
                   底层使用红黑树
      |----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
           |----Properties:常用来处理配置文件 key和value都是String类型

HashMap的底层：数组 + 链表 (jdk7及之前)
              数组 + 链表 + 红黑树 (jdk8)


面试题：
1. HashMap的底层实现原理？
2. HashMap和Hashtable的异同？
3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？

二、Map结构的理解：

Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key  ----> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)
Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value  ----> value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象
Map中的entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

三、HashMap的底层实现原理

(以jdk7为例说明)

HashMap map = new HashMap();
在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table
...可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置
如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功 ----情况1
如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在))，比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
        如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功 ----情况2
        如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
               如果equals()返回false：此时key1-value1添加成功 ----情况3
               如果equals()返回true：使用value1替换value2

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来

jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：
1. new HashMap（）:底层没有创建一个长度为16的数组
2. jdk8底层的数组是Node[] 而非Entry[]
3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
4. jdk7底层结构只有：数组+链表  jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树
   当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数>8 且当前数组的长度>64时，
   此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY: HashMap的默认容量：16
DEFAULT_LOAD_FACTOR: HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值=容量 * 填充因子：16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD: Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树：8
Min_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量：64