java集合与底层实现（下）

Map集合

将键映射到值得对象，一个映射不能包含重复的键，每个键只能映射到一个值，map集合存储元素是成对出现的。map集合的数据结构针对键有效，跟值无关。常用子类（HashMap、linkedHashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap）

map涉及数据结构

散列图

链表和数组要获取某个元素，就要访问所有的元素，直到找到为止，散列图不在意元素的顺序，能够快速的查找元素的数据。哈希表本质是一个数组，数组中每一个元素称为一个箱子bin，箱子中存放键值对。哈希表的存储过程如下：

1. 根据key计算出它的哈希值h（高16位进行异或操作）
2. 假设箱子的个数是n，那么键值对应该放在第（h % n）个箱子里
3. 如果该箱子已经有了键值对，则使用开放寻址法或者连地址法解决冲突
   负载因子体现哈希表的空满程度，当大于某个常数时（0.75），哈希表将自动扩容

红黑树

红黑树：是一种平衡二叉树，在插入数据时也在保持树的平衡（任何节点的两个子树高度差<=1），使用旋转、反色方式实现。

HashMap 无序，允许为null，线程不安全

底层：数组+链表（散列表）+红黑树

• 散列表的属性装载因子：默认值为0.75 当装载因子*初始容量小于散列元素时，散列表会再散列，扩容两倍。
  装载因子大———导致散列冲突可能性变大
  装载因子小 ———扩容次数变大
• 初始容量：默认值为16
  初始容量大———遍历时速度会受影响
  初始容量小———扩容的次数就变多
• 哈希值：hashMap并不是直接拿key的哈希值来用的，它将key的哈希值高16位进行异或操作，使得我们将元素放入哈希表的时候增加了一定的随机性
• 红黑树节点：桶子上有8位元素的并且散列表容量大于64，就从链表变成红黑树
  

LinkedHashMap

底层：散列表+双向链表（插入的顺序是有序的）

遍历顺序：访问顺序和插入顺序（默认）

TreeMap

底层：红黑树，有序，线程不安全

• Comparator：如果构造方法里传入Comparator对象，就以这个对象的方法进行比较，否则使用Comparable的compareTo（T 0）方法（自然排序）比较。
• key不能为空

ConcurrentHashMap

底层：散列图+红黑树

• 线程安全：ConCurrentHashMap支持高并发的访问和更新，它是线程安全的
  通过部分加锁和利用CAS算法来实现同步
• CAS算法
  当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值(A和内存值V相同时，将内存值V修改为B)，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试(否则什么都不做)
• volatile关键字
  保证该变量对所有线程的可见性，在多线程的环境下：当这个变量修改时，所有的线程都会知道该变量被修改了，也就是所谓的“可见性”。不保证原子性，修改变量(赋值)实质上是在JVM中分了好几步，而在这几步内(从装载变量到修改)，它是不安全的。
• get方法：是非阻塞的，无锁，通过volatile修饰next来实现每次获取都是最新的设置的值
• key和value都不允许为null