Java基础知识-Map、HashMap、HashTable和TreeMap

1、HashMap 和 Hashtable 的区别？

HashMap 和 Hashtable是Map接口的实现类，它们大体有一下几个区别：

1. 继承的父类不同。HashMap是继承自AbstractMap类，而HashTable是继承自Dictionary类。

2. 线程安全性不同。Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非Synchronize的。Hashtable 是现成安全的，HashMap是非线程安全的。

3. key和value是否允许null值。Hashtable中，key和value都不允许出现null值。但是如果在Hashtable中有类似put(null,null)的操作，编译同样可以通过，因为key和value都是Object类型，但运行时会抛出NullPointerException异常，这是JDK的规范规定的。HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null值时，可能是 HashMap中没有该键，也可能使该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。

2、Map 集合有哪些实现类，分别具有什么特征?

实现类	特征
HashMap	线程不安全的键值对集合，允许 null 值，key 和 value 都可以
HashTable	线程安全的键值对集合，不允许 null 值，key 和 value 都不可以
TreeMap	能够把它保存的记录根据键排序,默认是按升序排序

3、解决 hashmap 线程不安全问题?

1. Collections.synchronizedMap() 方法

2. java.util.concurrent.ConcurrentHashMap 类

4、Hashmap 的底层实现原理?

在JDK1.6，JDK1.7中，HashMap采用位桶+链表实现，即使用链表处理冲突,同一hash值的键值对会被放在同一个位桶里，当桶中元素较多时，通过key值查找的效率较低。

而JDK1.8中，HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）,时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

当我们创建 hashmap 时会先创建一个数组，当我们用 put 方法存数据时，先根据 key 的 hashcode 值计算出 hash 值，然后用这个哈希值确定在数组中的位置，再把 value 值放进去，如果这个位置本来没放东西，就会直接放进去，如果之前就有，就会生成一个链表，把新放入的值放在头部，当用 get 方法取值时，会先根据 key 的 hashcode 值计算出 hash 值，确定位置，再根据 equals 方法从该位置上的链表中取出该 value 值。

5、hash 碰撞怎么产生，怎么解决？

对象Hash的前提是实现equals()和hashCode()两个方法，那么HashCode()的作用就是保证对象返回唯一hash值，但当两个对象计算值一样时，这就发生了碰撞冲突。如下将介绍如何处理冲突，当然其前提是一致性hash。

解决hash碰撞有以下几种方法：

● 开放地址法

开放地执法有一个公式:Hi=(H(key)+di) MOD m i=1,2,…,k(k<=m-1) 其中，m为哈希表的表长。di 是产生冲突的时候的增量序列。如果di值可能为1,2,3,…m-1，称线性探测再散列。如果di取1，则每次冲突之后，向后移动1个位置.如果di取值可能为1,-1,2,-2,4,-4,9,-9,16,-16,…kk,-kk(k<=m/2)，称二次探测再散列。如果di取值可能为伪随机数列。称伪随机探测再散列。

● 再哈希法

当发生冲突时，使用第二个、第三个、哈希函数计算地址，直到无冲突时。缺点：计算时间增加。比如上面第一次按照姓首字母进行哈希，如果产生冲突可以按照姓字母首字母第二位进行哈希，再冲突，第三位，直到不冲突为止。

● 链地址法（拉链法）

将所有关键字为同义词的记录存储在同一线性链表中。如下：

6、HashMap 为什么需要扩容？

当hashmap中的元素个数超过数组大小的loadFactor倍时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为 0.75，也就是说，默认情况下，数组大小为 16，那么当hashmap 中元素个数超过 16*0.75=12 的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍。然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知 hashmap 中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高 hashmap 的性能。比如说，我们有 1000 个元素new HashMap(1000), 但是理论上来讲 new HashMap(1024)更合适，不过上面annegu 已经说过，即使是 1000，hashmap 也自动会将其设置为 1024。但是newHashMap(1024)还不是更合适的，因为 0.75*1000<1000,也就是说为了让0.75*size>1000, 我们必须这样 newHashMap(2048)才最合适，避免了resize 的问题。