HashMap详解、与HashTable、ConcurrentHashMap的区别（面试干货）

HashMap（单线程推荐使用）：

概述：HashMap是什么？

        HashMap是Java使用频率最高的用于映射(键值对)处理的数据类型。

简单上手：

Map map= new HashMap(); //声明 创建 map.put("name","小明"); //"name"为key，"小明"为value 增 String name = map.get("name"); //通过key取值 查 map.containsKey("name"); //判断key是否存在，存在就返回true map.containsValue("小明") //判断value是否存在，存在就返回true map.size(); //返回键值对的个数 map.remove("name"); //删除key为name的键值对 删

详解：

1、底层：数组+链表实现，key和value都可以存储null键，线程不安全（高并发慎用）

2、添加元素：初始是size为16的数组，通过计算key的hashcode并且与16取余，而后会以链表方式挂载数组相同下标后（jdk1.8之前）

图解：

      注： jdk1.8后当单条链表的长度达到8之后会转化为红黑树继续挂载。

        为什么用这样的数据类型呢？

        数组的特点：查询效率高，插入，删除效率低。

        链表的特点：查询效率低，插入删除效率高。

        在HashMap底层使用数组加（链表或红黑树）的结构完美的解决了数组和链表的问题，

        使得查询和插入，删除的效率都很高。

3、扩容：当Map中元素总数占用初始长度为16位的数组超过加载因子(0.75)时，数组会扩容，

为什么要扩容呢？

当链表的长度超过8以后，对链表的查询就会比较耗费时间了，为了减少链表长度，元素分配更均匀，所以应该增加数组的长度来减少链表的长度

加载因子为什么是0.75？

选择0.75作为默认的加载因子，完全是时间和空间成本上寻求的一种折衷选择，至于为什么不选择0.5或0.8，我没有找到官方的直接说明，在HashMap的源码注释中也只是说是一种折中的选择。

4、扩容的过程：newsize = oldsize*2,（简单来说就是长度由16变32，以此类推）

因为数组大小是最初就声明了的，所以没办法动态扩容，这个时候就要建一个新的数组，

把旧数组的值移过去。很显然扩容后每个对象的对应的下标位置就不同了，需要重新放元素了

怎么重新放？

扩容针对整个Map，每次扩容时原来中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入（线程不安全）

5、hashmap线程不安全：

1、多线程下扩容时可能造成死循环，会造成死锁形成环形链表或者造成扩容大小不一致等问题
2 、多个线程put的时，get的值可能不一致，put的操作不是原子性的
3 、删除键值对的时候，会删除刚刚修改的位置元素

所以高并发的场景下不建议使用hashmap

HashTable（基本淘汰）：

概述：

HashTable是较为远古的使用Hash算法的容器结构了，现在基本已被淘汰，单线程转为使用HashMap，多线程使用ConcurrentHashMap。(简单理解就是给HashMap的方法都上了加锁)

操作：

HashTable的操作几乎和HashMap一致，主要的区别在于HashTable为了实现多线程安全，在几乎所有的方法上都加上了synchronized锁，锁了整个表，而加锁的结果就是HashTable操作的效率十分低下。

与hashmap区别：

1、初始容量：默认初始容量是11

2、线程安全：HashMap是线程不安全的类，多线程下会造成并发冲突，但单线程下运行效率较高；HashTable是线程安全的类，很多方法都是用synchronized修饰，但同时因为加锁导致并发效率低下，单线程环境效率也十分低；

3、不能插入null：HashMap允许一个键为null，多个值为null；但HashTable不允许键或值为 null；

4、扩容机制：HashMap创建一个为原先2倍的数组，然后对原数组进行遍历以及rehash；HashTable扩容将创建一个原长度2倍+1的数组，再使用头插法将链表进行反序；

5、结构区别：HashMap是由数组+链表形成，在JDK1.8之后链表长度大于8时转化为红黑树；而HashTable一直都是数组+链表；

ConcurrentHashMap（高并发推荐使用）：

概述：

是一个支持高并发更新与查询的哈希表(基于HashMap)。在保证安全前提下，进行检索不需锁定。与hashtable不同，该类不依赖于synchronization去保证线程操作的安全，ConcurrentHashMap是使用了锁分段技术来保证线程安全的。

简单理解：

ConcurrentHashMap默认将hash表分为16个桶，诸如get、put、remove等常用操作只锁住当前需要用到的桶。原来只能一个线程进入，现在却能同时有16个写线程执行，并发性能的提升是显而易见的。

图解：

 如图所示：如果以整个容器为一个资源进行锁定，那么就变为了串行操作。而根据hash表的特性，具有冲突的操作只会出现在同一槽位，而与其它槽位的操作互不影响

原理：多线程并发向同一个散列桶添加元素时若散列桶为空，则触发乐观锁机制，线程获取散列桶中的版本号，在添加元素之前判断线程中的版本号与桶中的版本号是否一致

HashTable和ConcurrentHashMap保证线程安全的方式：

1、HashTable是通过给整张散列表加锁的方式来保证线程安全的.这种方式可以保证线程安全，但是并发执行效率极其低下(同步)，有一些可以并发执行的操作是得不到并发的,所以并发执行效率有可提升的空间。

2、ConcurrentHashMap采用锁分段技术，基本需要加锁的时候才加，不会影响别的操作，所以在        保证线程安全的前提下尽可能的保证了效率，对效率的影响不是很大

效率比较：HashMap（很强） > ConcurrentHashMap（仅次于） > HashTable（比较差）

线程安全：ConcurrentHashMap（安全）、HashTable（安全）、HashMap（不安全）

所以单线程场景推荐用HashMap，多线程场景推荐ConcurrentHashMap，HashTable基本淘汰。