?集合工具类使用线程

1.HashMap中的几个重要变量

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
    //默认初始容量,必须是2的n次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    //最大容量，当通过构造方法传入的容量比它还大时，就用这个最大容量，必须是2的n次方
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    //默认负载因子
transient Entry<K,V>[] table;
    //用来存储键值对，可以看到键值对都是存储在Entry中的
transient int size;
    //存放元素的个数
  
int threshold; 
    //临界值   当实际大小超过临界值时，会进行扩容threshold = 加载因子*容量
 
final float loadFactor; 
    //加载因子
  
transient int modCount;
    //被修改的次数

存储结构

2.Entry是一个链表结构，不仅包含key和value，还有可以指向下一个的next

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        int hash;
        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        ...
//3.put方法
public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);//储存空键
        int hash = hash(key);//计算hash值
        int i = indexFor(hash, table.length);//计算存储位置
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//遍历hashmap的内部数据
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
//这个for循环，当发生并发，两个线程冲突的时候，这个链表的结构会发生变化：可能两个key互为对方的next元素。此时通过next遍历，会形成死循环。在jdb8中已经不存在了。最好的解决办法是使用concurrenthashmap
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }
//首先通过hash方法对hashcode进行处理：
final int hash(Object k) {
        int h = 0;
        h ^= k.hashCode();
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }
//可以看到只是在key的hashcode值上做了一些处理，通过hash计算出来的值将会使用indexFor方法找到它应该所在的table下标：
static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }
//这个方法其实相当于对table.length取模。
//当需要插入的key为null时，调用putForNullKey方法处理：
 private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }
//putForNullKey方法只从table[0]这个位置开始遍历，因为key为null只放在table中的第一个位置，下标为0，在遍历中如果发现已经有key为null了，则替换新value，返回旧value，结束；如果还没有key为null，调用addEntry方法增加一个Entry:
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }
//可以看到jdk7中resize的条件已经发生改变了，只有当 size>=threshold并且 table中的那个槽中已经有Entry时，才会发生resize。即有可能虽然size>=threshold，但是必须等到每个槽都至少有一个Entry时，才会扩容。还有注意每次resize都会扩大一倍容量
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        size++;
    }
//最后看createEntry，它先保存这个桶中的第一个Entry，创建新的Entry放入第一个位置，将原来的Entry接在后面。这里采用的是头插法插入元素。
4.get方法
//其实get方法和put方法如出一辙，怎么放的怎么拿
public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        Entry<K,V> entry = getEntry(key);
        return null == entry ? null : entry.getValue();
    }
//key为null时，还是去table[0]去取：
private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }
//否则调用getEntry方法：
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }
//这个方法也是通过key的hashcode计算出它应该所在的下标，再遍历这个下标的Entry链，如果key的内存地址相等（即同一个引用）或者equals相等，则说明找到了

hash的原则

A、等幂性。不管执行多少次获取Hash值的操作，只要对象不变，那么Hash值是固定的。如果第一次取跟第N次取不一样，那就用起来很麻烦.

B、对等性。若两个对象equal方法返回为true，则其hash值也应该是一样的。举例说明：若你将objA作为key存入HashMap中，然后new了一个objB。在你看来objB和objA是一个东西（因为他们equal），但是使用objB到hashMap中却取不出来东西。

C、互异性。若两个对象equal方法返回为false，hash值有可能相同，但最好是不同的，这个不是必须的，只是这样做会提高hash类操作的性能（碰撞几率低）。

解决hash碰撞的方法：
开放地址法
链地址法

hashmap采用的就是链地址法，这种方法好处是无堆积现象，但是next指针会占用额外空间

和jdk8中的HashMap区别

在jdk8中，仍然会根据key.hashCode()计算出hash值，再通过这个hash值去定位这个key，但是不同的是，当发生冲突时，会采用链表和红黑树两种方法去处理，当结点个数较少时用链表（用Node存储），个数较多时用红黑树（用TreeNode存储），同时结点也不叫Entry了，而是分成了Node和TreeNode。再最坏的情况下，链表查找的时间复杂度为O(n),而红黑树一直是O(logn),这样会提高HashMap的效率。
jdk8中的HashMap中定义了一个变量TREEIFY_THRESHOLD，当节点个数>= TREEIFY_THRESHOLD - 1时，HashMap将采用红黑树存储

Put方法也变了，为了防止并发问题。

扩展：为何数组的长度是 2 的 n 次方呢？

1.这个方法非常巧妙，它通过 h & (table.length -1) 来得到该对象的保存位，而HashMap 底层数组的长度总是 2 的 n 次方，2n-1 得到的二进制数的每个位上的值都为 1，那么与全部为 1 的一个数进行与操作，速度会大大提升。

2.当 length 总是 2 的 n 次方时，h& (length-1)运算等价于对 length 取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。

3.当数组长度为 2 的 n 次幂的时候，不同的 key 算得的 index 相同的几率较小，那么数据在数组上分布就比较均匀，也就是说碰撞的几率小，相对的，查询的时候就不用遍历某个位置上的链表，这样查询效率也就较高了。

HashMap 的扩容机制：

当 HashMap 中的结点个数超过数组大小*loadFactor（加载因子）时，就会进行数组扩容，loadFactor 的默认值为 0.75。也就是说，默认情况下，数组大小为 16，那么当 HashMap中结点个数超过 16*0.75=12 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，并放进去，而这是一个非常消耗性能的操作。