HashMap和ConcurrentHashMap

HASHMAP原理

Hashmap是数组和链表的集合体，即key是以数组来储存，value是以链表储存

 

默认的容量是16，加载因子是0.75，达到16*0.75 = 12会触发自动扩容

系统总是将新添加的 Entry对象放入 table数组的 bucketIndex索引处——如果 bucketIndex索引处已经有了一个 Entry对象，那新添加的 Entry对象指向原有的 Entry对象（产生一个 Entry链），如果 bucketIndex索引处没有 Entry对象，也就是上面程序代码的 e变量是 null，也就是新放入的 Entry对象指向 null，也就是没有产生 Entry链。

       HashMap里面没有出现hash冲突时，没有形成单链表时，hashmap查找元素很快,get()方法能够直接定位到元素，但是出现单链表后，单个bucket里存储的不是一个 Entry，而是一个 Entry链，系统只能必须按顺序遍历每个 Entry，直到找到想搜索的 Entry为止——如果恰好要搜索的 Entry位于该 Entry链的最末端（该 Entry是最早放入该 bucket中），那系统必须循环到最后才能找到该元素。

       当创建 HashMap时，有一个默认的负载因子（load factor），其默认值为 0.75，这是时间和空间成本上一种折衷：增大负载因子可以减少 Hash表（就是那个 Entry数组）所占用的内存空间，但会增加查询数据的时间开销，而查询是最频繁的的操作（HashMap的 get()与 put()方法都要用到查询）；减小负载因子会提高数据查询的性能，但会增加 Hash表所占用的内存空间。

 

HashMap和Hashtable和LinkedHashMap的区别

HashMap和Hashtable是一组相似的键值对集合，它们的区别也是面试常被问的问题之一，我这里简单总结一下HashMap和Hashtable的区别：

1、Hashtable是线程安全的，Hashtable所有对外提供的方法都使用了synchronized，也就是同步，而HashMap则是线程非安全的

2、Hashtable不允许空的value，空的value将导致空指针异常，而HashMap则无所谓，没有这方面的限制

3、LinkedHashMap是有序的，继承自hashmap，多了一个after，before属性，用于记录插入的时候的前后的元素

Map的线程安全问题

1）hashtable，如上。对所有方法使用了synchronized关键字加锁。效率比较低。

2）Collections.synchronizedMap(map)

以上两者差别不大，基本相同。但是在多线程环境下有如下问题

1）一个在迭代的时候，别的线程就不能添加删除。

2）所有方法都进行了同步，但是这并不等于在使用过程中就不用再考虑线程安全问题。

如下面这段代码：

Java代码

1.               // shm是SynchronizedMap的一个实例   

2.               if(shm.containsKey('key')){   

3.                       shm.remove(key);   

4.               }  

 这段代码用于从map中删除一个元素之前判断是否存在这个元素。这里的containsKey和reomve方法都是同步的，但是整段代码却不是。考虑这么一个使用场景：线程A执行了containsKey方法返回true，准备执行remove操作；这时另一个线程B开始执行，同样执行了containsKey方法返回true，并接着执行了remove操作；然后线程A接着执行remove操作时发现此时已经没有这个元素了。要保证这段代码按我们的意愿工作，一个办法就是对这段代码进行同步控制，但是这么做付出的代价太大。

更好的选择：ConcurrentHashMap

而ConcurrentHashMap中则是一次锁住一个桶。ConcurrentHashMap默认将hash表分为16个桶，诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。这样，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。

ConcurrentHashMap 类中包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment。

HashEntry 用来封装映射表的键 / 值对；Segment 继承reentrantlock用来充当锁的角色，每个 Segment （桶）维护着一个HashEntry 数组，每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表。对这个桶内的数据的增删操作，都会调用这个segment对象的加锁方法。一个 ConcurrentHashMap 实例中包含由若干个 Segment 对象组成的数组。

结构示意图

如何定位？

ConcurrentHashMap定位一个元素的过程需要进行两次Hash操作，第一次Hash定位到Segment，第二次Hash定位到元素所在的链表的头部，

 一、核心思想

 1、锁分离技术：

ConcurrentHashMap首先将数据分成一段一段（segment）的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。

 2、 HashEntry 中的 key，hash，next 都声明为 final 型。这意味着，不能把节点添加到链接的中间和尾部，也不能在链接的中间和尾部删除节点。它是怎么删除的呢，是把前半部分copy一个副本进行修改，利用copyonwrite思想，从而读操作不需要加锁，但同时也引来另外的一个问题，即concurrenthashmap是弱一致性的（最终所有线程的视图是一致的，但某一瞬间可能不同，比如一个正在读，另外一个已经把即将要读的删除了），这是copyonwrite容器的固有特性，。

 3、 Volatile 保证内存可见性：

由于内存可见性问题，未正确同步的情况下，写线程写入的值可能并不为后续的读线程可见，通过Volatile 变量可以保证其内存可见性问题。