对比Hashtable、HashMap、TreeMap有什么不同

典型回答

Hashtable、HashMap、TreeMap都是常见的一些Map实现，是以键值对的形式存储和对操作数据的容器类型。
• Hashtable，同步，不支持null键和值，很少被推荐
• HashMap，支持null键和值，不同步，用键值对存取的首选
• TreeMap基于红黑树的一种访问的Map,存取的时间复杂度都是O(log(n))，且有序

整体结构

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LinkedHashMap和TreeMap都能保证某种顺序，但是还不太一样，LinkedHashMap提供的是遍历顺序符合插入顺序，它的实现是通过为条目维护一个双向链表。

HashMap源码分析

HashMap内部结构的结构可以看作是数组和链表结合组成的复合结构，数组被分为一个个桶，通过哈希值决定了键值对在这个数组的寻址；哈希值相同的键值对，则以链表形式存储。如果链表大小超过阈值（8），图中链表就会被改造成树形结构

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HashMap在构造函数的时候，并没有将数组初始化，在调用put方法的时候，在初始化了数组

public V put(K key,V value){
return putVal(hash(key), key, value,false,true);
}

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从putVal方法最初的几行，我们可以发现：
• 如果表格是null,resize会负责初始化它。
• resize方法兼顾两个职责，创建初始存储表格，或者在容量不满足需求的时候，进行扩容
• 具体键值对在哈希表中的位置（数组index）取决于下面的位运算：

i = (n-1)&hash
此处hash取决于hash方法

 static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

首先从这能看出来，hashmap的key是可以为null的，另外首先是拿出key的hash值，另外让key的hash值无条件右移，然后再进行异或。这种方法可以有效保护hash值的高位，因为有些数据计算出的hash值主要差距在高位，而hashmap的 hash寻址是忽略容量以上高位的，可以避免hash碰撞。
• 链表结构（bin）会在达到门限值时，发生树化。

resize()源码

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• 门限值（此处门限值指的是扩容的门限值，不是树化的阈值）等于（负载因子）× （容量），如果构建HashMap的时候没有指定它们，那么就是依据相应的默认常量值。门限值大部分都是整数
• 扩展后，需要将老的数组中的元素，重新放置到新的数组，这是扩容的一个主要开销来源。

容量、负载因子和树化

容量和负载因子决定了可用的桶数量，空桶太多会浪费空间，如果使用的太满会影响操作性能。假设只有一个桶，那么它就退化成了链表，完全不能提供所谓的常熟时间存的性能
对于负载因子：
•如果没有特别需求，不要轻易更改，JDK自身的事符合需求的
•如果需要调整，不要设置超过0.75的数值，因为会显著增加冲突，降低HashMap的性能，导致桶太满，链表查找太严重（红黑树的时间复杂度是NlogN，数组的是N，在N比较大的时候，数组更快）
•如果太小会导致频繁扩容，增加无谓的开销

树化的代码

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当bin数量也就是链表数量大于TREEIFY_THRESHOLD的时候：
•如果容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY只会进行扩容，如果大于MIN_TREEIFY_CAPACITY的话就会进行树化
在元素放置过程中，如果一个对象hash冲突，都被放置到一个桶内则会形成一个链表，但是链表查询是线性的，严重影响存取性能