java中Map有哪些实现类和使用场景

     Java中的map是一个很重要的集合，他是一个接口，下面继承它实现了多个实现类，这些类各有千秋，各自有个各自的优点和缺点，先上图。

     map的主要特点是键值对的形式，一一对应，且一个key只对应1个value。其常用的map实现类主要有HashMap、HashTable、TreeMap、ConcurrentHashMap、LinkedHashMap、weakHashMap等等。

1、HashMap

      使用位桶和链表实现（最近的jdk1.8改用红黑树存储而非链表），它是线程不安全的Map，方法上都没有synchronize关键字修饰，具体可以参考https://blog.csdn.net/qq_30683329/article/details/80454518

2、HashTable

       hashTable是线程安全的一个map实现类，它实现线程安全的方法是在各个方法上添加了synchronize关键字。但是现在已经不再推荐使用HashTable了，因为现在有了ConcurrentHashMap这个专门用于多线程场景下的map实现类，其大大优化了多线程下的性能。

3、ConcurrentHashMap

       如果你经常参加面试，一定会被问到这个map实现类，这个map实现类是在jdk1.5中加入的，其在jdk1.6/1.7中的主要实现原理是segment段锁，它不再使用和HashTable一样的synchronize一样的关键字对整个方法进行枷锁，而是转而利用segment段落锁来对其进行加锁，以保证Map的多线程安全。

     其实可以理解为，一个ConcurrentHashMap是由多个HashTable组成，所以它允许获取不用段锁的线程同时持有该资源，segment有多少个，理论上就可以同时有多少个线程来持有它这个资源。

     其默认的segment是一个数组，默认长度为16。也就是说理论商可以提高16倍的性能。

      但是要注意咯，在JAVA的jdk1.8中则对ConcurrentHashMap又再次进行了大的修改，取消了segment段锁字段，采用了CAS+Synchronize技术来保障线程安全。底层采用数组+链表+红黑树的存储结构，也就是和HashMap一样。这里注意Node其实就是保存一个键值对的最基本的对象。其中Value和next都是使用的volatile关键字进行了修饰，以确保线程安全。这里推荐一下大神的Volatile的深入理解篇，写的非常好http://www.cnblogs.com/xrq730/p/7048693.html

     在插入元素时，会首先进行CAS判定，如果OK就插入其中，并将size+1，但是如果失败了，就会通过自旋锁自旋后再次尝试插入，直到成功。

    所谓的CAS也就是compare And Swap，即在更改前先对内存中的变量值和你指定的那个变量值进行比较，如果相同这说明在这期间没有被修改过，则可以进行修改，而如果不一样了，则就要停止修改，否则就会覆盖掉其他的参数。即内存值a，旧值b，和要修改的值c，如果这里a=b，那么就可以进行更新，就可以将内存值a修改成c。否则就要终止该更新操作。

    为什么这里会用volatile进行修饰，我在其他博客找到了答案。主要有两个用处：

1、令这个被修饰的变量的更新具有可见性，一旦该变量遭到了修改，其他线程立马就会知道，立马放弃自己在自己工作内存中持有的该变量值，转而重新去主内存中获取到最新的该变量值。

2、产生了内存屏障，这里volatile可以保证CPU在执行代码时保证，所有被volatile中被修饰的之前的一定在之前被执行，也就是所谓的“指令重排序”。

    同hashMap一样，在JDK1.8中，如果链表中存储的Entry超过了8个则就会自动转换链表为红黑树，提高查询效率。

4、TreeMap

     TreeMap也是一个很常用的map实现类，因为他具有一个很大的特点就是会对Key进行排序，使用了TreeMap存储键值对，再使用iterator进行输出时，会发现其默认采用key由小到大的顺序输出键值对，如果想要按照其他的方式来排序，需要重写也就是override 它的compartor接口。此处引用一下其他大神的代码：

 1 import java.util.Comparator;
 2 import java.util.Iterator;
 3 import java.util.Set;
 4 import java.util.TreeMap;
 5 
 6 
 7 public class Compare {
 8     public static void main(String[] args) {
 9         TreeMap map = new TreeMap(new xbComparator());
10         map.put("key_1", 1);
11         map.put("key_2", 2);
12         map.put("key_3", 3);   
13         Set keys = map.keySet();
14         Iterator iter = keys.iterator();
15         while(iter.hasNext())
16         {
17                 String key = iter.next();
18                 System.out.println(" "+key+":"+map.get(key));
19         }
20     }
21 }
22 class xbComparator implements Comparator
23 {
24     public int compare(Object o1,Object o2)
25     {
26         String i1=(String)o1;
27         String i2=(String)o2;
28         return -i1.compareTo(i2);
29     }
30 }

    另外，TreeMap底层的存储结构也是一颗红黑树。是不是发现好多都是红黑树，没错因为红黑树查找效率高，只有O（lgn）。它是一种自平衡的二叉查找树。在每次插入和删除节点时，都可以自动调节树结构，以保证树的高度是lgn。

5、LinkedHashMap

    LinkedHashMap它的特点主要在于linked，带有这个字眼的就表示底层用的是链表来进行的存储。相对于其他的无序的map实现类，还有像TreeMap这样的排序类，linkedHashMap最大的特点在于有序，但是它的有序主要体现在先进先出FIFIO上。没错，LinkedHashMap主要依靠双向链表和hash表来实现的。

    仔细看，这里虽然在计算hashcode时还是发生了hash冲突，采用了链地址法解决了冲突，但是这里的Entry对象是采用双向链表保存的，每个Entry都有一个after和before的属性。当插入一个entry时，如果发生了冲突，就可以将新的Entry插入Entry链表中的头部，但是按照双向链表的角度来说，又会将该Entry插入到双向链表的尾部。

6、weakHashMap

    首先，weakHashMap它是一个“弱键”，它的Key值和Value都可以是null，而且其Map中如果这个Key值指向的对象没被使用，此时触发了GC，该对象就会被回收掉的。其原理主要是使用的WeakReference和ReferenceQueue实现的，其key就是weakReference，而ReferenceQueue中保存了被回收的 Key-Value。

    如果当其中一个Key-Value不再使用被回收时，就将其加入ReferenceQueue队列中。当下次再次调用该WeakHashMap时，就会去更新该map,比如ReferenceQueue中的key-value，将其中包含的key-value全部删除掉。这就是所谓的“自动删除”。