理解HashMap

一、深入理解HashMap

HashMap的存储结构：Node {key, value, next}
HashMap中的常量：

//default_inital_capacity:初始容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//负载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//用来确定何时将解决 hash 冲突的链表转变为红黑树
//treeify_threshold
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 用来确定何时将解决 hash 冲突的红黑树转变为链表
//untreeify_threshold
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

1.1 怎样确定HashMap的initialCapacity

initialCapacity=[(需要存储元素个数N)/(负载因子loadFactor)]+1
初始化容量–>得到真正的容量–>一定是2的幂次方

initialCapacity为初始化容量
n = initialCapacity-1   
将n的二进制分别向右移2，4，8，18做异或转变为高位全为1，再加1，就得到2的幂次方且小于等于初始化容量。

1.2 谈谈HashMap的数据结构

HashMap数据结构是数组+链表,一个节点包含了Node{hash,key,value,next}

数组+链表：在单个节点的节点长度<8,链表结构{x,data, y}

数组+红黑树：长度>8 & 数组大小>=64;红黑树节点<6，转换为链表

1.3 HashMap的put方法

关键词：

红黑树什么时候扩容：加入节点之后判断是否大于阈值

1.对key计算hash值,将key求hash值，为32位的int值，再计算下标；
2.hash值作为数组坐标：若没有碰撞，放入桶中；若碰撞，放在链表，若链表长度>=8,将转化为红黑表；
3.若节点存在就替换值；
4.若桶容量满了（init * load），就扩容。

1.4 HashMap中的hash()方法的实现

异或：^，两个值不同为0，相同为1；
与：&，两个值都为1才为1；
1.key 的hash()值，按hash高16位与低16位异或计算：[(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)]--扰动函数，尽可能减少hash碰撞；
2.取模：(n-1)&hash得到下标：tab[i = (n - 1) & hash]。

1.5 HashMap解决冲突以及扩容

1.当计算的hash值相同，将新节点添加链表后；
2.扩容为之前的两倍，对每个节点重新计算hash值；
3.新值的坐标只在两个地方：原坐标或者（原下标+原容量）。

1.6 抛开HashMap，hash冲突的解决方案

• 开放定址、链地址法

二、HashMap的线程安全性

hashMap是线程不安全的,线程安全有hashTable，Collections.synchronizedMap,ConcurrentHashMap：；

hashTable：在hash的基础上，增加了synchronized锁；
Collections.synchronizedMap：添加了内部锁；
ConcurrentHashMap：使用分段锁。

2.1 谈谈ConcurrentHashMap的实现原理：

1.concurrentHashMap的成员节点使用volatile修饰的，避免了重排序，同时保证了内存可见性；
2.另外使用CAS操作和synchronized结合实现赋值操作，多线程操作只会锁住当前操作索引的节点；

2.2 说说ConcurrentHashMap的CAS的实现以及synchronized的实现原理

D:\gupao_luban\xin\2019-05-19_ConcurrentHashMap的原理分析
E:\2.Study\06\网易微专业\微专业 - Java高级开发工程师（完整版）1\源码课件\网易高级java配套课件代码\subject-1\subject-1\subject-1-docs\1-多线程并发编程\1.3.3-并发容器类Map

四、有序的hashMap

LinkedHashMap与TreeMap

1.LinkedHashMap:内部维护了单链表
2.TreeMap：TreeMap是按照Key的自然顺序或者Comprator的顺序进行排序，内部是通过红黑树来实现。所以要么key所属的类实现Comparable接口，或者自定义一个实现了Comparator接口的比较器，传给TreeMap用户key的比较

五、从集合开始说起

5.1 集合总概

5.2 Java集合的快速失败机制 “fail-fast”

线程A在遍历集合，线程B修改了集合，那么这时候就会抛出ConcurrentModificationException，从而产生‘fail-fast’机制。
可以使用CopyOnWriteArrayList来代替（线程安全）。

5.3 迭代器Iterator

1.集合在自带的迭代器：Iterator itertor = list.iterator();
2.list的移除错误操作：list.remove(list.get(0));而是使用iterator移除iterator.remove();

List的遍历的方式和原理

List的遍历的方式有3中：for,foreach,iterator:Iterator 是面向对象的一个设计模式;
for:基于计数器；
foreach:foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现;
iterator:Iterator 是面向对象的一个设计模式

RandomAccess 接口

Java Collections框架有个Random Access接口，实现了该接口则采用位置读取
如果实现了该集合，说明支持按位置读取数据，时间复杂度为O(1)--->ArrayList;
如果没实现，则使用LinkedList;

5.4 各种集合的优缺点

1.ArrayList 底层是数组实现的，支持随机访问，它实现了Random Access接口，虽然没有实现具体的方法，但它的查询、添加速度非常快，而插入、删除就很慢；
适用于顺序添加、随机访问的情况。
2.LinkedList 底层是双向链表实现的，所以删除、插入的速度很快，查询慢；它的底层是Node节点实现的，比ArrayList的占用的内存大。

将数组转换为真正的ArrayList?