面试题 HashMap底层实现原理

1. 用过HashMap吗？ 什么是HashMap？
   HashMap实现了Map接口，Map接口对键值对进行映射。Map接口的两个基本实现是HashMap和TreeMap。TreeMap保证了对象的排列次序，而HashMap是无序的。HashMap的键和值可以赋值为null。HashMap是非synchronized的，可以通过Collections工具类的synchronizedMap方法使得HashMap是同步的。同步之后只允许一个线程访问对象。

2. 知道HashMap的工作原理吗？
   HashMap是基于hash原理的。通过put()和get()方法获得和存储对象。当进行put()方法时，先通过key的hashCode()方法计算出hashCode，通过indexFor(hashCode,length)方法得到对象存储于table中的下标位置，也就是找到bucked的位置用来存储Entry。

3. 知道HashMap中get()的工作原理吗？
   首先通过key的hashCode()方法的hashCode，通过hashCode找到对应的bucked的位置。通过keys.equals()方法找到正确的键值对，返回value的值。

4. Hash算法的实现？还有哪些实现hash的方法？
   通过分析源码我们可知Hash算法的实现过程，简单来说这是一个“扰乱函数”，目的是让散列的分布更加均匀，减少碰撞。hash中存储着key的hashCode，把hash先右移16位，再与hash进行异或操作。简单的来说就是，高16bit不变，低16bit与高16bit进行异或操作。
   除留余数法、平方取中法、伪随机法。

5. HashMap的数据结构是什么？
   JDK7中使用的是数组+链表的结构。JDK8中使用的是数组+链表+红黑树，在链表长度大于8时转为红黑树。
   数组的优点：易查找，不易进行增加修改操作。（通过下标查找）
   链表的优点：易进行增加修改，不易进行查找。（通过遍历查找）

6. 说说对于HashMap扩容的理解。
   在addEntry()方法时会对阈值进行检测，当Entry的数量大于等于阈值。并且当前table位置上存在Entry。那么进行resize()。
   具体的resize()过程，遍历table重新进行散列。因为JDK7采用的是头插法，所以rehashing之后的链表是逆序的。

7. 什么是HashSet？
   HashSet是Set接口的实现类，同样通过计算hashCode存储对象集合，它不允许集合中有重复的值。当我们使用HashSet存储对象时，首先要确保对象重写的equals()和hashCode()以免在集合中出现重复的对象。如果没有重写这两个方法，则使用默认的函数。
   HashSet通过add方法进行对象的添加。

8. HashMap和HashSet的区别？
   HashMap存储的是键值对，HashSet存储的是对象。实现Map接口，实现Set接口。使用put()方法存储对象，使用add()方法存储对象。使用键对象来计算hashCode，使用成员对象来计算hasCode当hashCode相同时通过equals比较两个对象是否相等。

9. 为什么桶容量为2的次幂？
   在通过indexFor()方法获得bucked位置时把hashCode和容量进行按位与计算。通过具体实例分析使用2的次幂进行计算时可以减少碰撞的发生，并且让散列尽可能的均匀分布。

10. 在多线程环境下进行resize()会发生什么？
    会发生条件竞争。在进行扩容操作时通过hashcode找到bucked位置进行插入操作时因为采用的是头插法所以链表是逆序的。如果多个线程同时同时尝试调整大小，那么就发生了条件竞争，也就死循环了。HashMap不是线程安全的，不应再在HashMap中直接进行多线程的操作。

11. 为什么使用String，Integer这样的wrapper类作为键对象更好？可以使用自定义类对象作为键对象吗？
    wrapper类具有两个特点，不可变性，并且重写了equals()和hashCode()。重写这两个方法可以使不同的key得到不同的hashCode，尽量的减少了碰撞，也就是提高了性能。不可变性在HashMap中是非常重要的。如果存入和获取时的hashCode不相同，那么就没办法找到正确的Entry对象了。不可变性还有保证线程安全的优点。
    自定义对象作为键对象时需要遵守equals()和hashCode()方法的定义规则。并且在插入集合之后就不可改变了。

12. concurrenHashMap可以替代HashTable吗？
    HashMap和HashTable是基本等价的，区别在于前者是非synchronize的，而后者是synchronize的。所以前者性能更高。
    concurrentHashMap类是Java并发包中提供的一个线程安全且高效的HashMap实现类。
    而concurrentHashMap，相比于HashTable。前者的性能更高，而后者的安全性更强。在JDK7中concurrentHashMap采用的是分段锁的原理，在JDK8中采用的CAS + synchronized。HashTable采用的是synchronized原理