【Java学习】Java学习之HashMap分析与理解

HashMap知识

1.基础知识

1. 数据结构：数组+链表+红黑树（JDK1.8）；
2. hash表存储数据，使用开放地址法和链地址法来解决hash冲突。Java中的HashMap使用的是链地址法，即数组+链表，在每个数组元素上都有一个链表结构，先获取数据hash值得到数组下标，然后把数据放在链表后面。为了避免存放位置一致即Hash碰撞，这就需要优秀的Hash算法以及扩容机制。
3. HashMap根据键的hashCode存储数据，但不保证获取数据顺序与存储一致；
4. 允许最多一条键为null，但值允许多个null；
5. 初始化长度length为16，负载因子Load factor为0.75，HashMap能够容纳的最大数据量键值对threshold为length*Load factor。超过最大容量就需要进行resize扩容，扩容后是之前的两倍。在阿里巴巴开发规范中建议初始化时定义length。
6. 为解决拉链过长，JDK1.8中加入了红黑树，当链表长度过长（默认超过8），链表就会转换为增删改查速度快的红黑树提高对它的操作性能。

2.线程安全

2.1Collections.synchronizedMap（）

HashMap是线程不安全的，可以使用Collections.synchronizedMap（）方法进行包装普通HashMap。

        Map<String,Object> map = new HashMap<String,Object>(16);        Map<String, Object> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);

    public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {        return new SynchronizedMap<>(m);    }

通过mutex实现对该m的互斥操作，来保证线程安全，但是在多线程条件下性能有些不足，每次的操作都需要获取mutex的锁。

private static class SynchronizedMap<K,V>        implements Map<K,V>, Serializable {        private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;        private final Map<K,V> m;     // Backing Map        final Object      mutex;        // Object on which to synchronize        SynchronizedMap(Map<K,V> m) {            this.m = Objects.requireNonNull(m);            mutex = this;        }        SynchronizedMap(Map<K,V> m, Object mutex) {            this.m = m;            this.mutex = mutex;        }

get方法:需要先获取mutex的锁。

public V get(Object key) {            synchronized (mutex) {return m.get(key);}        }

2.2使用分段锁的ConcurrentHashMap

使用减少锁粒度的方法来削弱多线程锁的竞争，因此ConcurrentHashMap内部细分了若干个小的HashMap，默认情况下为16段。比如put时，根据hashcode判断需要放进的段，然后对之加锁来完成put操作。多线程下，只要被加入的数据不存放在同一个段中，即能有效提高性能。

获取全局的信息比如size时，需要同时获得所有段的锁才能计算size（一般先用无锁方式进行获取）。

3.比对

HashMap、HashTable 线程安全是否存取有序底层实现key为nullvalue为null容量扩容实现接口HashMap否否数组+链表+红黑树（JDK1.8部分）最多允许一个null允许默认16*0.75*2Map接口HashTable是否数组+链表否否默认11*0.75*2+1Dictionary抽象类
Map接口