Map 的继承关系图:

Java 集合二 Map
Map 常用的实现类如下:

  • Hashtable:Java 早期提供的一个哈希表实现,它是线程安全的,不支持 null 键和值,因为它的性能不如 ConcurrentHashMap,所以很少被推荐使用。
  • HashMap:最常用的哈希表实现,如果程序中没有多线程的需求,HashMap 是一个很好的选择,支持 null 键和值,如果在多线程中可用 ConcurrentHashMap 替代。
  • TreeMap:基于红黑树的一种提供顺序访问的 Map,自身实现了 key 的自然排序,也可以指定 Comparator 来自定义排序。
  • LinkedHashMap:HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,可在遍历时保持与插入一样的顺序。

HashMap 底层的数据是数组被成为哈希桶,每个桶存放的是链表,链表中的每个节点,就是 HashMap 中的每个元素。在 JDK 8 当链表长度大于等于 8 时,就会转成红黑树的数据结构,以提升查询和插入的效率。
Java 集合二 Map

使用 HashMap 可能会遇到的问题

HashMap 在并发场景中可能出现死循环的问题,这是因为 HashMap 在扩容的时候会对链表进行一次倒序处理,假设两个线程同时执行扩容操作,第一个线程正在执行 B→A 的时候,第二个线程又执行了 A→B ,这个时候就会出现 B→A→B 的问题,造成死循环。
解决的方法:升级 JDK 版本,在 JDK 8 之后扩容不会再进行倒序,因此死循环的问题得到了极大的改善,但这不是终极的方案,因为 HashMap 本来就不是用在多线程版本下的,如果是多线程可使用 ConcurrentHashMap 替代 HashMap。

HashMap 和 Hashtable 的区别

  • Hashtable 使用了 synchronized 关键字来保障线程安全,而 HashMap 是非线程安全的;
  • HashMap 允许 K/V 都为 null,而 Hashtable K/V 都不允许 null;
  • HashMap 继承自 AbstractMap 类;而 Hashtable 继承自 Dictionary 类。

有哪些方法可以解决哈希冲突

  • 开放定址法:当关键字的哈希地址 p=H(key)出现冲突时,以 p 为基础,产生另一个哈希地址 p1,如果 p1 仍然冲突,再以 p 为基础,产生另一个哈希地址 p2,循环此过程直到找出一个不冲突的哈希地址,将相应元素存入其中。
  • 再哈希法:这种方法是同时构造多个不同的哈希函数,当哈希地址 Hi=RH1(key)发生冲突时,再计算 Hi=RH2(key),循环此过程直到找到一个不冲突的哈希地址,这种方法唯一的缺点就是增加了计算时间。
  • 链地址法:这种方法的基本思想是将所有哈希地址为 i 的元素构成一个称为同义词链的单链表,并将单链表的头指针存在哈希表的第 i 个单元中,因而查找、插入和删除主要在同义词链中进行。链地址法适用于经常进行插入和删除的情况。
  • 建立公共溢出区:将哈希表分为基本表和溢出表两部分,凡是和基本表发生冲突的元素,一律填入溢出表。

为什么重写 equals() 时一定要重写 hashCode()

因为 Java 规定,如果两个对象 equals 比较相等(结果为 true),那么调用 hashCode 也必须相等。如果重写了 equals() 但没有重写 hashCode(),就会与规定相违背。

总结

  • Map 的常用实现类 Hashtable 是 Java 早期的线程安全的哈希表实现;
    HashMap 是最常用的哈希表实现,但它是非线程安全的,可使用 ConcurrentHashMap 替代;
  • TreeMap 是基于红黑树的一种提供顺序访问的哈希表实现;
  • LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,可在遍历时保持与插入一样的顺序。
  • HashMap 在 JDK 7 可能在扩容时会导致链表的循环引用而造成 CPU 100%,HashMap 在 JDK 8 时数据结构变更为:数组 + 链表 + 红黑树的存储方式,在没有冲突的情况下直接存放数组,有冲突,当链表长度小于 8 时,存放在单链表结构中,当链表长度大于 8 时,树化并存放至红黑树的数据结构中。

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