数据结构：HashMap、ConcurrentHashMap底层原理

HashMap底层原理

JDK1.7

put方法

存的是键值对对象

第一步：初始化一个数组（第一次需要初始化，后面不需要）

第一次放元素的时候还没有开辟空间，默认值为16（这个值一定是2的幂次方）

第二步：判断，如果key==null，走putForNullkey方法

在talbe[0]链表中查找key为null的元素，如果找到，则将value重新赋值给这个元素的value，并返回原来的value。如果没找到，则将这个元素添加到talbe[0]链表的表头。 

第三步：根据key的值计算一个哈希值

h右移动再异或的原因：让高位参与运算，防止计算出的数组下标相同的太多（扰动函数）

 第四步：根据哈希值和数组容量计算数组下标

与运算，算出一个数组下标（与运算比取余要快）

与运算的过程：二进制运算，都为1才为1，否则为0

这就是为什么数组容量一定要是2的幂次方，这样才能保证计算出的数组下标是合法的

计算结果与高位无关，等于传入的hash的最后四位（所以要在上一步计算hash的时候，对hashCode进行位移和异或让高位参与运算）

第五步：遍历当前数组下标的链表，判断是否已经存在相同的key

如果存在，就把当前元素的值覆盖，并返回之前的值

哈希值相等不一定key相同，但哈希值不等key一定不相同

第六步：添加元素（头插法）

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1 扩容

1.1判断是否需要扩容

条件一：size大于扩容的阈值，threshold默认为12（16*0.75）

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 初始容量

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;//加载因子=填入哈希表中的数据个数/哈希表的长度

条件二：当前的要放入的位置是空的

1.2扩容的方法

创建一个新的数组，长度是原来的两倍

1.2.1 转移元素

如果扩容前：数组容量为16，元素的数组下标为5

那么扩容后：数组容量为32，元素的数组下标为5+16=21或者还是5

扩容转移元素后，链表的顺序会倒过来，出现线程安全问题！

1.2.2重哈希

第一步：判断是否需要重哈希 

 这个值可以自己配，如果没有配，就是默认值。一般不用配

2.添加：头插法+向下移动

用e保留现在的头节点

把创建新节点的Entry对象，并放到数组中作为头节点，e作为新节点Entry对象的next域的参数传递

get方法 

JDK1.8

put方法

当链表长度大于8并且数组长度大于时，才会转换为红黑树。如果链表长度大于8，但是数组长度小于时，还是会进行扩容操作，不会转换为红黑树。在红黑树的元素小于6的时候会变成链表。

链表转红黑树的原因：TreeNodes的大小大约是普通节点的两倍，最开始使用链表的时候，空间占用是比较少的，而且由于链表短，所以查询时间也没有太大的问题。可是当链表越来越长，需要用红黑树的形式来保证查询的效率。

阈值为8的原因：通常如果 hash 算法正常的话，那么链表的长度也不会很长，那么红黑树也不会带来明显的查询时间上的优势，反而会增加空间负担。所以通常情况下，并没有必要转为红黑树，所以就选择了概率非常小，小于千万分之一概率，也就是长度为 8 的概率，把长度 8 作为转化的默认阈值。

第一步：初始化一个数组（第一次需要初始化，后面不需要）

第二步：插入节点（尾插法）

判断该元素的数组下标处是用的红黑树还是链表：

如果是树，遍历红黑树，并加入元素

如果是链表，遍历链表，并用尾插法加入元素（计算链表的长度，判断是否有相同的键）

第三步：扩容

1.7中ConcurrentHashMap底层原理

HashMap线程不安全的原因：

后执行的key和value会把先执行的key和value覆盖

头插法也会出现线程不安全

 HashTable线程安全的原理：

把这个entry对象本身作为锁，在操作之前先获取锁，操作完之后再释放锁

效率不高的原因：两个线程的index可能不同，但却要等

分段锁，以Segment对象为锁

初始化后，并发度不会改变了，即Segment数组不会扩容

每个Segment下面的Entry数组的容量相同

扩容的时候是扩容的Entry数组

 1.8中ConcurrentHashMap底层原理