常见map

• hashtable线程安全，但效率太低。
• hashmap 线程不安全。
• LinkedHashMap线程也不安全
• ConcurrentHashMap线程安全

hashMap

hashmap的数据结构有数组和链表来实现对数据的存储，但这2个基本上是两个极端。

• 数组：数组的存储区是连续的，占用内存比较严重，故空间复杂度很大，但因其地址连续，查找很快。数组的特点就是，寻址容易，插入和删除困难。
• 链表 链表的存储区离散，占用内存比较宽容，故空间复杂度小，但时间复杂度大(因其内存地址不连续，查找会慢)，链表的特点：寻址慢，插入和删除容易

JDK7及以前版本，hashmap是数组+链表结构，
JDK8以后，Hashmap是数组+链表+红黑树

jdk1.8HashMap新变化

• HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组。
• 当首次调用map.put()时，在创建长度为16的数组 。
• 数组为Node类型，在jdk17中称为Entry数组。
• 当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组长度>64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

hashmap源码中重要的常量

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : 默认16，HashMap的默认容量
• MAXIMUM_CAPACITY ：默认2^30， HashMap的最大支持容量
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：默认0.75， HashMap的默认加载因子
• TREEIFY_THRESHOLD：默认8 Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
• UNTREEIFY_THRESHOLD： 默认6，Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
• MIN_TREEIFY_CAPACITY： 默认64，桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
• table： 存储元素的数组，总是2的n次幂

存储结构

在jdk1.8后，内部数据结构使用数组+链表+红黑树进行存储。

• 数组类型为Node[],每个Node都保存了某个KV键值对元素的key、value、hash、next等值。
• 链表 他由一系列节点组成，每个节点包含两部分：数据和指向下一个节点的指针。
• 当链表的长度超过8并且数组长度大于64，为了避免查找搜索性能下降，该链表会转换成一个红黑树。

put 存入数据过程

1. hashmap在存储数据时，会将key和value封装在一个Node[]
2. 调用key的hashcode()方法获取key的哈希码。
3. 通过转换算法将其转换为数组的下标。
4. 当数组下标没有值，就直接将此Node[]放在这个下标
5. 当数组下标下有值，就会将key和链表上的每一个值进行比较
6. 如果equal()都返回false则将其加入链表最后
7. 如果equal()和链表某个节点返回true则将其节点进行覆盖

取数据过程get()

1. 根据key的值算出hashcode
2. 通过转换算法将其转换为数组的下标
3. 如果当前下标为null则直接返回空
4. 如果当前下标是链表，会使用equal()方法和链表上的节点进行比较
5. 如果都返回false则返回空
6. 如果有一个节点为true则返回当前节点的值

扩容

• loadFactor 负载因子，默认值0.75

当Hashmap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length，不是数组中个数size)loadFactor 时，就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的 默 认 值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75， 这是一个折中的取值。 也就是说， 默认情况下， 数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16， 那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值， 也叫做临界值）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。

hashmap 树化/链化

当hashmap中的其中一个链表的对象个数达到了8个，此时如果capacity没有达到64个，那么hashmap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，节点类型由Node变成treeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的节点小于6个，也会把树在转换为链表。

hashmap的容量 桶的数量为什么要是2的n次方？

HashMap为了存取高效，要尽量较少碰撞，就是要尽量把数据分配均匀，每个链表长度大致相同。
关键就在于把当前数据存放到哪一个桶中，这个算法就是取模运算。

假设： length：HashMap的容量 hash：当前key的哈希值 取模运算为 hash % length
但是，在计算机中，直接取模运算的效率不如位运算（&），什么是位运算？就是对于二进制数据的按位运算，1和1才得1，其他都得0，比如：1011
& 1100 = 1000

sun公司的大牛们发现，当容量为2的n次方时，hash & (length - 1) == hash % length
，于是就在源码中做了优化，通过 hash & (length - 1) 来替代取模运算，而前提就是容量必须为2的n次方。这样做的好处在于：

提高操作运算效率（位运算效率 > 取模运算效率） 减少碰撞，数据均匀分布，提高HashMap查询效率

为什么可以减少碰撞？
举个例子，现在两个hash分别是2和3：
比如 length 为 9 的情况：3&(9-1)=0 2&(9-1)=0 ，都在0上，碰撞了；
比如 length 为 8 的情况：3&(8-1)=3 2&(8-1)=2 ，不同位置上，不碰撞；

hashmap为什么线程不安全

1. 并发修改导致数据不一致（hash碰撞）。
2. 并发扩容导致死循环或者数据丢失。