Java集合框架之Map詳解

1、Map的實現

• HashMap
• Hashtable
• LinkedHashMap
• TreeMap
• ConcurrentHashMap

2、HashMap 和 Hashtable 的區別

• HashMap：底層是基於陣列+連結串列實現，非執行緒安全的，預設容量是16、允許有空的健和值
• Hashtable：基於雜湊表實現，執行緒安全的(加了synchronized鎖)，預設容量是11，不允許有空的健和值

3、介紹下物件的 hashCode()和equals()，使用場景

hashCode：

頂級類Object裡面的方法，所有的類都是繼承Object,返回是一個int型別的數

根據一定的hash規則(儲存地址，欄位，長度等)，對映成一個數值，即雜湊值

@Override
public int hashCode() {
     return Objects.hash(age,name,time);
}

equals：

頂級類Object裡面的方法，所有的類都是繼承Object,返回是一個boolean型別

根據自定義的匹配規則，用於匹配兩個物件是否一樣，一般邏輯如下：

1、判斷地址是否一樣

2、非空判斷 和 Class型別判斷

3、強轉

4、物件裡面的欄位一一匹配

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == this)
        return true;
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass())
        return false;
    User user = (User) obj;
    return age == user.age && Objects.equals(name, user.name) && Objects.equals(time, user.time);
}

使用場景：物件比較、或者集合容器裡面排重、比較、排序

4、HashMap和TreeMap應該怎麼選擇，使用場景

hashMap:

• 雜湊桶(陣列+連結串列)，可以實現快速的儲存和檢索，但是確實包含無序的元素，適用於在map中插入刪除和定位元素

treeMap:

• 使用儲存結構是一個平衡二元樹->紅黑樹，可以自定義排序規則，要實現Comparator介面
• 能便捷的實現內部元素的各種排序，但是一般效能比HashMap差，適用於安裝自然排序或者自定義排序規則 (寫過微信支付簽名工具類就用這個類)

5、Set和Map的關係 TODO

核心就是不儲存重複的元素，儲存一組唯一的物件

set的每一種實現都是對應Map裡面的一種封裝，

HashSet對應的就是HashMap，treeSet對應的就是treeMap

• set：無序，不允許存在重複的元素
• list：有序，可以存在重複元素
• set 和 list 對比： 都是Collection的子介面，Collection是集合類；
• set 檢查元素效率低下，刪除和插入的效率高，插入和刪除不會引起元素的位置變化；
• list 和陣列類似，List可以動態增長，查詢元素的效率較高，插入元素和刪除元素效率低，因為會引起其他元素位置發生變化
• map： Map介面不是Collection介面的繼承，而是從自己的用於維護鍵值對關聯的介面層次結構入手，按定義，該介面描述了從不重複的鍵到值的對映

6、常見Map的排序規則是怎樣的？

按照新增順序使用LinkedHashMap，按照自然排序使用TreeMap，自定義排序 TreeMap(Comparetor c)

7、如果需要執行緒安全，且效率高的Map，應該怎麼做？

• 多執行緒環境下可以用concurrent包下的ConcurrentHashMap,或者使用Collections.synchronizedMap(),
• ConcurrentHashMap雖然是執行緒安全，但是他的效率比Hashtable要高很多使用
• Collections.synchronizedMap包裝後返回的map是加鎖的

8、介紹下 HashMap

• HashMap底層(陣列+連結串列+紅黑樹 jdk8才有紅黑樹)，在JDK1.8中，連結串列的長度大於8，連結串列會轉換成紅黑樹
• 陣列中每一項是一個連結串列，即陣列和連結串列的結合體
• Node<K,V>[] table

是陣列，陣列的元素是Entry(Node繼承Entry)，Entry元素是一個key-value的鍵值對，它持有一個指向下個Entry的參照，table陣列的每個Entry元素同時也作為當前Entry連結串列的首節點，也指向了該連結串列的下個Entry元素

9、什麼是Hash碰撞？常見的解決辦法有哪些，hashmap採用哪種方法？

• hash碰撞的意思是不同key計算得到的Hash值相同，需要放到同個bucket中
• 常見的解決辦法：連結串列法、開發地址法、再雜湊法等
• HashMap採用的是連結串列法

10、HashMap底層是 陣列+連結串列+紅黑樹，為什麼要用這幾類結構呢？

• 陣列：Node<K,V>[] table ，根據物件的key的hash值確定在陣列裡面是哪個節點 - 連結串列：作用是解決hash衝突，將hash值一樣的物件存在一個連結串列放在hash值對應的槽位
• 紅黑樹：JDK8使用紅黑樹來替代超過8個節點的連結串列，主要是查詢效能的提升，從原來的O(n)到O(logn),
• 通過hash碰撞，讓HashMap不斷產生碰撞，那麼相同key的位置的連結串列就會不斷增長，
• 當對這個Hashmap的相應位置進行查詢的時候，就會迴圈遍歷這個超級大的連結串列，效能就會下降，所以改用紅黑樹

11、為什麼選擇紅黑樹而不用其他樹，比如二叉查詢樹，為什麼不一直開始就用紅黑樹，而是到8的長度後才變換

• 二叉查詢樹在特殊情況下也會變成一條線性結構，和原先的連結串列存在一樣的深度遍歷問題，查詢效能就會慢，
• 使用紅黑樹主要是提升查詢資料的速度，紅黑樹是平衡二元樹的一種，插入新資料後會通過左旋，右旋、變色等操作來保持平衡，解決單連結串列查詢深度的問題
• 資料量少的時候運算元據，遍歷線性表比紅黑樹所消耗的資源少，且前期資料少平衡二元樹保持平衡是需要消耗資源的，所以前期採用線性表，等到一定數之後變換到紅黑樹

12、瞭解ConcurrentHashMap嗎？為什麼效能比hashtable高，說下原理

• ConcurrentHashMap是執行緒安全的Map,因為hashtable類基本上所有的方法都是採用synchronized進行執行緒安全控制，高並行情況下效率就降低
• ConcurrentHashMap是採用了分段鎖的思想提高效能，鎖粒度更細化

13、jdk1.7和jdk1.8裡面ConcurrentHashMap實現的區別有沒了解

• JDK8之前，ConcurrentHashMap使用鎖分段技術，將資料分成一段段儲存，每個資料段設定一把鎖，即segment類，這個類繼承ReentrantLock來保證執行緒安全 【技術點：Segment + HashEntry】
• JKD8的版本取消Segment這個分段鎖資料結構，底層也是使用Node陣列+連結串列+紅黑樹，從而實現對每一段資料就行加鎖，也減少了並行衝突的概率，CAS(讀)+Synchronized(寫)【技術點：Node + Cas + Synchronized】

總結

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