concurrentHashMap与Collection.SysnchronizedMap,HashMap与TreeMap

HashMap和TreeMap （转自：http://blog.csdn.net/forwayfarer/article/details/2922918）

1.AbstractMap抽象类和SortedMap接口

AbstractMap抽象类：覆盖了equals()和hashCode()方法以确保两个相等映射返回相同的哈希码。如果两个映射大小相等、包含同样的键且每个键在这两个映射中对应的值都相同，则这两个映射相等。映射的哈希码是映射元素哈希码的总和，其中每个元素是Map.Entry接口的一个实现。因此，不论映射内部顺序如何，两个相等映射会报告相同的哈希码。

SortedMap接口：它用来保持键的有序顺序。SortedMap接口为映像的视图(子集)，包括两个端点提供了访问方法。除了排序是作用于映射的键以外，处理SortedMap和处理SortedSet一样。添加到SortedMap实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeMap类是它的唯一一份实现。

2.两种常规Map实现(分别继承自AbstractMap和SortedMap)

HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。

(1)HashMap(): 构建一个空的哈希映像

(2)HashMap(Map m): 构建一个哈希映像，并且添加映像m的所有映射

(3)HashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的哈希映像

(4)HashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的哈希映像

TreeMap：基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

(1)TreeMap():构建一个空的映像树

(2)TreeMap(Map m): 构建一个映像树，并且添加映像m中所有元素

(3)TreeMap(Comparator c): 构建一个映像树，并且使用特定的比较器对关键字进行排序

(4)TreeMap(SortedMap s): 构建一个映像树，添加映像树s中所有映射，并且使用与有序映像s相同的比较器排序

3.两种常规Map性能

HashMap：适用于在Map中插入、删除和定位元素。

Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

4.总结：HashMap通常比TreeMap快一点(树和哈希表的数据结构使然)，建议多使用HashMap，在需要排序的Map时候才用TreeMap。Hashtable是线程安全的，它的方法是同步了的，可以直接用在多线程环境中,而HashMap则不是线程安全的。在多线程环境中，需要手动实现同步机制。

ConcurrentHashMap原理分析（转自：http://blog.csdn.net/liuzhengkang/article/details/2916620）

集合是编程中最常用的数据结构。而谈到并发，几乎总是离不开集合这类高级数据结构的支持。比如两个线程需要同时访问一个中间临界区（Queue），比如常会用缓存作为外部文件的副本（HashMap）。这篇文章主要分析jdk1.5的3种并发集合类型（concurrent，copyonright，queue）中的ConcurrentHashMap，让我们从原理上细致的了解它们，能够让我们在深度项目开发中获益非浅。

    在tiger之前，我们使用得最多的数据结构之一就是HashMap和Hashtable。大家都知道， HashMap中未进行同步考虑，而Hashtable则使用了synchronized， 带来的直接影响就是可选择， 我们可以在单线程时使用HashMap提高效率，而多线程时用Hashtable来保证安全 。

    当我们享受着jdk带来的便利时同样承受它带来的不幸恶果。 通过分析Hashtable就知道，synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，安全的背后是巨大的浪费， 慧眼独具的Doug Lee立马拿出了解决方案----ConcurrentHashMap。

       ConcurrentHashMap和Hashtable主要区别就是围绕着锁的粒度以及如何锁 。如图

 

    左边便是Hashtable的实现方式---锁整个hash表；而右边则是ConcurrentHashMap的实现方式--- 锁桶（或段） 。ConcurrentHashMap将hash表分为16个桶（默认值），诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。试想，原来只能一个线程进入，现在却能同时16个写线程进入（ 写线程才需要锁定，而读线程几乎不受限制 ，之后会提到），并发性的提升是显而易见的。

     更令人惊讶的是ConcurrentHashMap的读取并发，因为在读取的大多数时候都没有用到锁定，所以读取操作几乎是完全的并发操作，而写操作锁定的粒度又非常细，比起之前又更加快速（这一点在桶更多时表现得更明显些）。只有在求size等操作时才需要锁定整个表。 而在迭代时，ConcurrentHashMap使用了不同于传统集合的快速失败迭代器（见之前的文章《JAVA API备忘---集合》）的另一种迭代方式，我们称为弱一致迭代器。在这种迭代方式中，当iterator被创建后集合再发生改变就不再是抛出ConcurrentModificationEx ception，取而代之的是在改变时new新的数据从而不影响原有的数据，iterator完成后再将头指针替换为新的数据，这样iterator线程可以使用原来老的数据，而写线程也可以并发的完成改变，更重要的，这保证了多个线程并发执行的连续性和扩展性，是性能提升的关键。

    接下来，让我们看看ConcurrentHashMap中的几个重要方法，心里知道了实现机制后，使用起来就更加有底气。

    ConcurrentHashMap中主要实体类就是三个：ConcurrentHashMap（整个Hash表）,Segment（桶），HashEntry（节点），对应上面的图可以看出之间的关系。

    get方法（请注意，这里分析的方法都是针对桶的，因为ConcurrentHashMap的最大改进就是将粒度细化到了桶上），首先判断了当前桶的数据个数是否为0，为0自然不可能get到什么，只有返回null，这样做避免了不必要的搜索，也用最小的代价避免出错。然后得到头节点（方法将在下面涉及）之后就是根据hash和key逐个判断是否是指定的值，如果是并且值非空就说明找到了，直接返回；程序非常简单，但有一个令人困惑的地方，这句return readValueUnderLock(e)到底是用来干什么的呢？研究它的代码，在锁定之后返回一个值。但这里已经有一句V v = e.value得到了节点的值，这句return readValueUnderLock(e)是否多此一举？事实上，这里完全是为了并发考虑的，这里当v为空时，可能是一个线程正在改变节点，而之前的get操作都未进行锁定，根据bernstein条件，读后写或写后读都会引起数据的不一致，所以这里要对这个e重新上锁再读一遍，以保证得到的是正确值，这里不得不佩服Doug Lee思维的严密性。整个get操作只有很少的情况会锁定，相对于之前的Hashtable，并发是不可避免的啊！

V get(Object key, int hash) {             if (count != 0) { // read-volatile                 HashEntry e = getFirst(hash);                 while (e != null) {                     if (e.hash == hash && key.equals(e.key)) {                         V v = e.value;                         if (v != null)                             return v;                         return readValueUnderLock(e); // recheck                     }                     e = e.next;                 }             }             return null;         }

 

V readValueUnderLock(HashEntry e) {             lock();             try {                 return e.value;             } finally {                 unlock();             }         }

 

    put操作一上来就锁定了整个segment，这当然是为了并发的安全，修改数据是不能并发进行的，必须得有个判断是否超限的语句以确保容量不足时能够rehash，而比较难懂的是这句int index = hash & (tab.length - 1)，原来segment里面才是真正的hashtable，即每个segment是一个传统意义上的hashtable,如上图，从两者的结构就可以看出区别，这里就是找出需要的entry在table的哪一个位置，之后得到的entry就是这个链的第一个节点，如果e!=null，说明找到了，这是就要替换节点的值（onlyIfAbsent == false），否则，我们需要new一个entry，它的后继是first，而让tab[index]指向它，什么意思呢？实际上就是将这个新entry插入到链头，剩下的就非常容易理解了。

V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {             lock();             try {                 int c = count;                 if (c++ > threshold) // ensure capacity                     rehash();                 HashEntry[] tab = table;                 int index = hash & (tab.length - 1);                 HashEntry first = (HashEntry) tab[index];                 HashEntry e = first;                 while (e != null && (e.hash != hash || !key.equals(e.key)))                     e = e.next;                 V oldValue;                 if (e != null) {                     oldValue = e.value;                     if (!onlyIfAbsent)                         e.value = value;                 }                 else {                     oldValue = null;                     ++modCount;                     tab[index] = new HashEntry(key, hash, first, value);                     count = c; // write-volatile                 }                 return oldValue;             } finally {