Java Map接口，HashMap,LinkedhashMap,TreeMap源码解析,HashTable

Map接口

map接口继承树

• Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所的key —> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例)
• Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所的value -->value所在的类要重写equals()
• 一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
• Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所的entry
  
• map ： 双列数据，存储key-value对的数据
  • HashMap: 作为Map的主要实现类；线程不安全，效率高:存储null的key和value
    • LinkedHashMap: 保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
      原因:在原的HashMap底层结构的基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
      对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap;
  • TreeMap：保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或者定制排序底层使用红黑树
  • Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
    • Properties：常用来处理配置文件。key和value都是String类型。

HashMap底层: 数组+链表(jdk7之前)、
数组+链表+红黑树(jdk 8)

常用方法

1. 添加 put(object key ,object value)
2. 删除 remove(object key)
3. 修改put(object key,object value)
4. 查询get(object key)
5. 长度size()
6. 遍历 keySet(),values(),entrySet()

HashMap初始化，添加数据，jdk1.7和8的区别

1.7底层实现

HashMap map=new HashMap();
在实例化后，低层创建了一个长度是16的一维数组Entry[] table;
在添加数据的时候，map.put(key1,value1);

1. 首先，调用key1所在类的hashCode计算key1哈希值，这个哈希值经过某种算法计算后，得到在Entry数组中的的存放位置。
2. 如果这个位置上的数据为空，此时key1-value1添加成功。 ----情况1
3. 如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
   • 如果key1的哈希值和存在的数据的哈希值都不一样，此时key1-value1添加成功。 — --- 情况2
   • 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
     • 如果equals返回false：此时key1-value1添加成功 。 -----情况3
     • 如果equals返回true:使用value1替换value2

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原的数据复制过来。

HashMap在jdk8中相较于jdk7在底层实现方面的不同：

1. new HashMap()：低层没创建一个长度是16的数组
2. jdk 8底层的数组是：Node [], 而非Entry
3. 首次调用put()方法时候，创建一个长度是16的数组
4. jdk7底层结构只：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
5. 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
6. 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

HashMap 底层典型属性的属性说明:

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
• threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
• TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
• MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

LinkedHashMap的底层实现原理

LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap.
区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.

TreeMap的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
因为要照key进行排序：自然排序 、定制排序

Map遍历

//方法一
Map map = new HashMap();
//map.put(..,..)省略
System.out.println("map的所有key:");
Set keys = map.keySet();// HashSet
for (Object key : keys) {
System.out.println(key + "->" + map.get(key));
}

//方法二
System.out.println("map的所有的value：");
Collection values = map.values();
Iterator iter = values.iterator();
while (iter.hasNext()) {
System.out.println(iter.next());
}

//方法三
System.out.println("map所有的映射关系：");
// 映射关系的类型是Map.Entry类型，它是Map接口的内部接口
Set mappings = map.entrySet();
for (Object mapping : mappings) {
Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
System.out.println("key是：" + entry.getKey() + "，value是：" + entry.getValue());
}

面试题

1. HashMap的底层实现原理？
2. HashMap 和 Hashtable的异同？
3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？
4. 谈谈你对HashMap中put/get方法的认识？如果了解再谈谈HashMap的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子(或填充比)？什么是吞吐临界值(或阈值、threshold)？
5. 负载因子值的大小，对HashMap有什么影响？

• 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
• 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
• 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短， 查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
• 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。