Java集合框架之Map详解

目录

• 1、Map的实现
• 2、HashMap和Hashtable的区别
• 3、介绍下对象的hashCode()和equals()，使用场景
• 4、HashMap和TreeMap应该怎么选择，使用场景
• 5、Set和Map的关系TODO
• 6、常见Map的排序规则是怎样的？
• 7、如果需要线程安全，且效率高的Map，应该怎么做？
• 8、介绍下HashMap
• 9、什么是Hash碰撞？常见的解决办法有哪些，hashmap采用哪种方法？
• 10、HashMap底层是数组+链表+红黑树，为什么要用这几类结构呢？
• 11、为什么选择红黑树而不用其他树，比如二叉查找树，为什么不一直开始就用红黑树，而是到8的长度后才变换
• 12、了解ConcurrentHashMap吗？为什么性能比hashtable高，说下原理
• 13、jdk1.7和jdk1.8里面ConcurrentHashMap实现的区别有没了解
• 总结

1、Map的实现

• HashMap
• Hashtable
• LinkedHashMap
• TreeMap
• ConcurrentHashMap

2、HashMap 和 Hashtable 的区别

• HashMap：底层是基于数组+链表实现，非线程安全的，默认容量是16、允许有空的健和值
• Hashtable：基于哈希表实现，线程安全的(加了synchronized锁)，默认容量是11，不允许有空的健和值

3、介绍下对象的 hashCode()和equals()，使用场景

hashCode：

顶级类Object里面的方法，所有的类都是继承Object,返回是一个int类型的数

根据一定的hash规则(存储地址，字段，长度等)，映射成一个数值，即散列值

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

equals：

顶级类Object里面的方法，所有的类都是继承Object,返回是一个boolean类型

根据自定义的匹配规则，用于匹配两个对象是否一样，一般逻辑如下：

1、判断地址是否一样

2、非空判断 和 Class类型判断

3、强转

4、对象里面的字段一一匹配

@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);
}

使用场景：对象比较、或者集合容器里面排重、比较、排序

4、HashMap和TreeMap应该怎么选择，使用场景

hashMap:

• 散列桶(数组+链表)，可以实现快速的存储和检索，但是确实包含无序的元素，适用于在map中插入删除和定位元素

treeMap:

• 使用存储结构是一个平衡二叉树->红黑树，可以自定义排序规则，要实现Comparator接口
• 能便捷的实现内部元素的各种排序，但是一般性能比HashMap差，适用于安装自然排序或者自定义排序规则 (写过微信支付签名工具类就用这个类)

5、Set和Map的关系 TODO

核心就是不保存重复的元素，存储一组唯一的对象

set的每一种实现都是对应Map里面的一种封装，

HashSet对应的就是HashMap，treeSet对应的就是treeMap

• set：无序，不允许存在重复的元素
• list：有序，可以存在重复元素
• set 和 list 对比： 都是Collection的子接口，Collection是集合类；
• set 检查元素效率低下，删除和插入的效率高，插入和删除不会引起元素的位置变化；
• list 和数组类似，List可以动态增长，查找元素的效率较高，插入元素和删除元素效率低，因为会引起其他元素位置发生变化
• map： Map接口不是Collection接口的继承，而是从自己的用于维护键值对关联的接口层次结构入手，按定义，该接口描述了从不重复的键到值的映射

6、常见Map的排序规则是怎样的？

按照添加顺序使用LinkedHashMap，按照自然排序使用TreeMap，自定义排序 TreeMap(Comparetor c)

7、如果需要线程安全，且效率高的Map，应该怎么做？

• 多线程环境下可以用concurrent包下的ConcurrentHashMap,或者使用Collections.synchronizedMap(),
• ConcurrentHashMap虽然是线程安全，但是他的效率比Hashtable要高很多使用
• Collections.synchronizedMap包装后返回的map是加锁的

8、介绍下 HashMap

• HashMap底层(数组+链表+红黑树 jdk8才有红黑树)，在JDK1.8中，链表的长度大于8，链表会转换成红黑树
• 数组中每一项是一个链表，即数组和链表的结合体
• Node<K,V>[] table

是数组，数组的元素是Entry(Node继承Entry)，Entry元素是一个key-value的键值对，它持有一个指向下个Entry的引用，table数组的每个Entry元素同时也作为当前Entry链表的首节点，也指向了该链表的下个Entry元素

9、什么是Hash碰撞？常见的解决办法有哪些，hashmap采用哪种方法？

• hash碰撞的意思是不同key计算得到的Hash值相同，需要放到同个bucket中
• 常见的解决办法：链表法、开发地址法、再哈希法等
• HashMap采用的是链表法

10、HashMap底层是 数组+链表+红黑树，为什么要用这几类结构呢？

• 数组：Node<K,V>[] table ，根据对象的key的hash值确定在数组里面是哪个节点 - 链表：作用是解决hash冲突，将hash值一样的对象存在一个链表放在hash值对应的槽位
• 红黑树：JDK8使用红黑树来替代超过8个节点的链表，主要是查询性能的提升，从原来的O(n)到O(logn),
• 通过hash碰撞，让HashMap不断产生碰撞，那么相同key的位置的链表就会不断增长，
• 当对这个Hashmap的相应位置进行查询的时候，就会循环遍历这个超级大的链表，性能就会下降，所以改用红黑树

11、为什么选择红黑树而不用其他树，比如二叉查找树，为什么不一直开始就用红黑树，而是到8的长度后才变换

• 二叉查找树在特殊情况下也会变成一条线性结构，和原先的链表存在一样的深度遍历问题，查找性能就会慢，
• 使用红黑树主要是提升查找数据的速度，红黑树是平衡二叉树的一种，插入新数据后会通过左旋，右旋、变色等操作来保持平衡，解决单链表查询深度的问题
• 数据量少的时候操作数据，遍历线性表比红黑树所消耗的资源少，且前期数据少平衡二叉树保持平衡是需要消耗资源的，所以前期采用线性表，等到一定数之后变换到红黑树

12、了解ConcurrentHashMap吗？为什么性能比hashtable高，说下原理

• ConcurrentHashMap是线程安全的Map,因为hashtable类基本上所有的方法都是采用synchronized进行线程安全控制，高并发情况下效率就降低
• ConcurrentHashMap是采用了分段锁的思想提高性能，锁粒度更细化

13、jdk1.7和jdk1.8里面ConcurrentHashMap实现的区别有没了解

• JDK8之前，ConcurrentHashMap使用锁分段技术，将数据分成一段段存储，每个数据段配置一把锁，即segment类，这个类继承ReentrantLock来保证线程安全 【技术点：Segment + HashEntry】
• JKD8的版本取消Segment这个分段锁数据结构，底层也是使用Node数组+链表+红黑树，从而实现对每一段数据就行加锁，也减少了并发冲突的概率，CAS(读)+Synchronized(写)【技术点：Node + Cas + Synchronized】

总结

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