基于源码的Java集合框架学习⑭ Map总结

Map概括

Map 是“键值对”映射的抽象接口。

AbstractMap 实现了Map中的绝大部分函数接口。它减少了“Map的实现类”的重复编码。

SortedMap 有序的“键值对”映射接口。

NavigableMap 是继承于SortedMap的，支持导航函数的接口。

HashMap 是基于“拉链法”实现的散列表。一般用于单线程程序中。

Hashtable 也是基于“拉链法”实现的散列表。它一般用于多线程程序中。

WeakHashMap 也是基于“拉链法”实现的散列表，它一般也用于单线程程序中。相比HashMap，WeakHashMap中的键是“弱键”，当“弱键”被GC回收时，它对应的键值对也会被从WeakHashMap中删除；而HashMap中的键是强键。

TreeMap 是有序的散列表，它是通过红黑树实现的。它一般用于单线程中存储有序的映射。

IdentityHashMap在判断键（和值）时使用引用相等性，所有的key和value都存储到Object[]数组table中，并且key和value相邻存储，当出现哈希冲突时，会往下遍历数组，直到找到一个空闲的位置。

HashMap的底层实现

JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。

JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

HashMap 的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀。Hash 值的范围值-2147483648到2147483648，前后加起来大概40亿的映射空间，只要哈希函数映射得比较均匀松散，一般应用是很难出现碰撞的。但问题是一个40亿长度的数组，内存是放不下的。所以这个散列值是不能直接拿来用的。用之前还要先做对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash ”。（n代表数组长度）。

“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。” 并且采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

HashMap 多线程操作导致死循环问题

在多线程下，进行 put 操作会导致 HashMap 死循环，原因在于 HashMap 的扩容 resize()方法。由于扩容是新建一个数组，复制原数据到数组。由于数组下标挂有链表，所以需要复制链表，但是多线程操作有可能导致环形链表。

HashMap和Hashtable的比较

1.底层结构：它们都是采用拉链法实现的。存储的思想都是：通过table数组存储，数组的每一个元素都是一个Entry；而一个Entry就是一个单向链表，Entry链表中的每一个节点就保存了key-value键值对数据。
2. 线程安全：Hashtable的几乎所有函数都是同步的，即它是线程安全的，支持多线程。而HashMap的函数则是非同步的，它不是线程安全的。
3. null相关：HashMap的key、value都可以为null。Hashtable的key、value都不可以为null。
4. 容量：Hashtable默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap默认的初始化大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2倍。