java核心数据结构（二）——Map类族
Map类族的类图关系：
跟List 和Set 不同的是，Map接口并不继承于Collection接口，它有一套自己的实现。
抽象类AbstractMap实现了Map接口，同时有EnumMap、HashMap、WeakHashMap三个实现类，而LinkedHashMap又继承于HashMap.
首先关注一下hashTble和hashMap的区别。两者同样实现了Map接口，但HashTable的大部分方法都做了线程同步控制，而HashMap则没有；
public synchronized int size() {
return count;
}
public synchronized boolean isEmpty() {
return count == 0;
}
public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
}
另外，HashTable不允许key、value任意一值为null；从内部算法上而言，HashTable和HashMap对key-value的映射算法不同。以HashMap为例，总结一下它的实现机理。
一、HashMap
1、HashMap的实现原理
将key做hashCode（hash算法），将得到的hash值映射到内存地址中，直接取得key所对应的value。在HashMap中底层数据结构基于数组，内存地址也就是数组的下标索引。JDK1.8对HashMap相关的hash算法如下：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
取得key的hash值后，根据hash值找到对应的数组下标，获取对应的value。
2、Hash冲突
HashMap性能影响最值得关注的就是Hash冲突问题。简单来说就是两个对象通过hash计算后，指向同一个内存地址。针对hash冲突，就得说到HashMap的数组内元素-Entry类对象。Entry类有key、value、next、hash四个属性，HashMap中的put方法里的Node类就继承于Entry，当发生hash冲突时，产生的新的Entry对象会被安放到对应的内存地址中，替换原有值，为保证旧数据不丢失，将新entry对象的next指向旧值。所以总的来说，HashMap还是一个基于数组-数组中又基于链表的数据结果。JDK1.8中主要是对Node对象的操作，但是大同小异，不管怎么写，HashMap的源码还是让人很吐血的。
所以，一般只要对象的hashCode方法写的足够好，减少hash冲突的发生，HashMap的性能还是可以保证。但如果有大量的hash冲突，使得不得不遍历多次链表，这个对于链表的遍历在上一篇博客中已经提到了-使用随机遍历的时间是打杯水上个厕所也等不到结果的。呵呵哒。
3、容量参数
对于ArrayList和Vector内部使用数组结构实现，当内存空间不足需要扩容时，开销是比较大的。在HashMap上做了一定的优化。主要体现在HashMap的多个构造参数
public HashMap(int initialCapacity) {//初始容量==数组大小
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {负载因子=元素个数/内部数组总大小
。。。。。
}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
当负载因子>1时，也就意味着，需要放入的元素个数>容量大小，僧多粥少，产生hash冲突的可能性就会提高。所以通常建议负载因子在0~1之间，默认HashMap的容量是16，负载因子为0.75。合理的设置容量和负载因子大小，调用构造函数初始化HashMap，可以减少冲突，提高访问速度。
二 、LinkedHashMap
HashMap性能已经不错，不过它的缺点之一在于无序，存入HashMap中的元素在遍历时都是无序的。LinkedHashMap就是在顺序行这方面对HashMap做了优化。
LinkedHashMap继承于HashMap， 增加了首尾次序的参数：也提供了相应的在node前、后\插入移除等方法实现（after、before）。
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
……
}
void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
……
}
三、TreeMap
TreeMap继承于AbstractMap抽象类，主要也是应用于对元素进行排序，但排序方式有别于LinkedHashMap，TreeMap基于一种平衡查找树结构，可根据一定的条件对元素进行排序。具体应用笔者并没有实践研究，就不在此献丑了。
四、总结
对于Map类族的主要实现类和应用特点本文都做了简单的总结，这些源码跟原理上的知识可能稍微有些晦涩，但源码慢慢看，先看能看懂的，看多了就会发现对于java核心特性例如可变参数、反射、泛型应用是非常广泛的。（特性内容在上个月的博文中有系列介绍）知识都是相通的，知道的多了看的也就流畅了。