java中的集合框架基础-5

1.HashMap总结
 - 结构特点：Java8-中的HashMap是基于“数组+链表”的方式（链表法解决冲突），到了Java8，应该是“数组+链表/红黑树”的方式，默认阈值为树化8退化6

 - 线程安全：HashMap是不安全，JDK1.8-并发由于插入采用的是头插法可能会导致环形链，JDK1.8+插入数据采用的是尾插法可能会导致数据丢失。集合框架中有两种线程安全的实现Collections.synchronizedMap(new java.util.HashMap<>())和juc包中的ConcurrentHashMap，前者是锁整个表，后者采用乐观锁的方式
  
 - 性能特点：HashMap可以在常数时间内增加，删除，查找元素，但这也是一种平均情况，使用load factor装载因子计算阈值就是为了减少冲突带来的性能退化
  
 - 扩容方法：HashMap的桶数组一次扩展为原数组的2倍，控制扩展和移动的次数，这里需要执行rehash计算。如果容量小于64只会进行简单扩容，如果容量大于64则会进行树化改造。树化处理可以避免哈希碰撞攻击

 2.Hashtable
线程安全的，不允许null的键或值；是线程安全的但是Hashtable线程安全的策略实现代价却太大了，简单粗暴，get/put所有相关操作都是synchronized的，这相当于给整个哈希表加了一把大锁。多线程访问时候，只要有一个线程访问或操作该对象，那其他线程只能阻塞，相当于将所有的操作串行化，在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差

HashMap允许键和值为null，只是key只能有一个null，值允许null多个由于线程安全，则在非多线程环境下不建议使用

 Hashtable是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。通过"拉链法"实现的哈希表
 
 Hashtable继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。

Hashtable的构造器

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //针对初始化容积和负载因子进行合法性验证	
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
        if (initialCapacity==0)
            initialCapacity = 1;
            
        this.loadFactor = loadFactor; 
        table = new Entry[initialCapacity];  //初始化数组,HashMap采用的是延迟初始化数组的策略
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); //获取扩容的阈值
    }
    			MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
    			
   	public Hashtable(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0.75f);
    }
 
    public Hashtable() {  //无参构造器的默认值  容积为11，负载因子0.75  
        this(11, 0.75f);
    }
    	public HashMap() {
        	this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; //在第一次添加put数据时，才进行数组的初始化操作，初始值为16，负载因子0.75
    	}

成员方法put

public synchronized V put(K key, V value) {  //线程安全，以当前hashtable对象充当锁
        if (value == null) {  //value值不允许为空
            throw new NullPointerException();
        }
        Entry tab[] = table;
        int hash = key.hashCode(); //直接获取key的hash值,但是HashMap中专门定义了hash方法，用于对key的hashCode值进行扰动处理
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;   //去除hash值中的符号位求余计算获取数组的对应下标索引
        Entry entry = (Entry)tab[index];  //获取对应位置上的链头遍历整个链表，查找key值相同的Entry对象【首先进行hash值比较，如果相等则调用equals方法】，如果相等则后盖前
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }
		//如果链表上没有相等的key，则添加entry对象到链表上
        addEntry(hash, key, value, index);   //参数1是key的hash值，并没有进行扰动处理，参数2key，参数3value，参数4是数组索引序号
        return null;
    }

Hashtable的函数都是同步的，这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。此外，Hashtable中的映射不是有序的；在hashmap中允许key和value为null,只是key只能有一个null，如果出现冲突后盖前;如果使用null的key和value 则会出现一个运行时异常NullPonterException

 3.HashMap 与 HashTable区别
 1. 线程安全：HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的；HashTable内部的方法基本都经过 synchronized修饰。（如果要保证线程安全的话就使用ConcurrentHashMap）

 2. 效率：因为线程安全的问题，HashMap要比HashTable效率高一点。另外HashTable基本被淘汰，不 要在代码中使用它

 3. 对Null key和Null value的支持：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。但是在HashTable中put进的键值只要有一个null，直接抛NullPointerException

 4. 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ：
    创建时如果不指定容量初始值，Hashtable默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap默认的初始化大小为16。之后每次扩充，容量变为原来的2倍。

    创建时如果给定了容量初始值，那么Hashtable会直接使用给定的大小，而HashMap会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说HashMap总是使用2的幂作为哈希表的大小。

 5. 底层数据结构：JDK1.8以后的HashMap在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable没有这样的机制。 

 6. 推荐使用：在Hashtable的类注释可以看到，Hashtable是保留类不建议使用，推荐在单线程环境下使用HashMap替代，如果需要多线程使用则用ConcurrentHashMap替代。