面试刷题9:HashTable HashMap TreeMap的区别？
map是广义集合的一部分。
我是李福春，我在准备面试，今天我们来回答：
HashTable,HashMap,TreeMap的区别？
共同点：都是Map的子类或者间接子类，以键值对的形式存储和操作数据。
区别如下表：
| 项目 | 线程安全 | 是否支持null键值 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| HashTable | 是 | 不支持 | java早期hash实现，同步开销大不推荐被使用 |
| HashMap | 否 | 支持 | 大部分场景的首选put,get时间复杂度是常数级别 |
| TreeMap | 否 | 不支持 | 基于红黑树提供顺序访问的map，传入比较器来决定顺序，get,put,remove操作时间复杂度log(n) |
下面分析一下面试官可能根据上面的问题进行一些扩展的点。
Map的类层级
HashTable是java早期的hash实现，实现了Dictionary接口；
TreeMap是根据比较器来决定元素的顺序；
LinkedHashMap 按照插入的顺序来遍历。下面的代码是一个不经常使用的资源自动释放的例子。
package org.example.mianshi;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
/**
* 不常使用的资源被释放掉
*
*/
public class App
{
public static void main( String[] args )
{
LinkedHashMap<String,String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<String,String>(){
@Override
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<String, String> eldest) {
return size()>3;
}
};
linkedHashMap.put("a","aaa");
linkedHashMap.put("b","bbb");
linkedHashMap.put("c","ccc");
linkedHashMap.forEach((k,v)->System.out.println(k+" = " + v));
System.out.println(linkedHashMap.get("a"));
System.out.println(linkedHashMap.get("b"));
System.out.println(linkedHashMap.get("c"));
linkedHashMap.forEach((k,v)->System.out.println(k+" = " + v));
linkedHashMap.put("d","ddd");
System.out.println("=========");
linkedHashMap.forEach((k,v)->System.out.println(k+" = " + v));
}
}
HashMap的源码分析
数据结构： Node[] table , 首先是一个数组，数组的元素是一个链表；
如下图： 数组叫做桶，数组的单个元素中的链表叫做bin;
put操作涉及的关键源码如下：
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbent,boolean evit) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int , i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) = 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == ull)
tab[i] = newNode(hash, key, value, nll);
else {
// ...
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for first
treeifyBin(tab, hash);
// ...
}
}
路由规则：
key计算hash值， hash值%数组长度= 数组的索引； 通过索引找到对应的数组元素，如果hash值相同，则在该链表上继续扩展。
如果链表的大小超过阈值，则链表会被树化。
hashMap的hash值的计算：
static final int hash(Object kye) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>>16;
}
这么设置算法是为了降低hash碰撞的概率，数据计算出来的hash值差异一般是在高位，上面的代码是忽略容量以上的高位（进行了位移）。
扩容逻辑
final Node<K,V>[] resize() {
// ...
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACIY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPAITY)
newThr = oldThr << 1; // double there
// ...
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else {
// zero initial threshold signifies using defaultsfults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPAITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_ATOR* DEFAULT_INITIAL_CAPACITY；
}
if (newThr ==0) {
float ft = (float)newCap * loadFator;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = neThr;
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newap];
table = n；
// 移动到新的数组结构e数组结构
}
如果没指定容量和负载因子，按照默认的负载因子和容量初始化；
门阀值=容量 * 负载因子，门阀值按照倍数扩容
扩容后，会把老的数组中的元素复制到新的数组，这是扩容开销的主要来源；
树化
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
//树化改造逻辑
}
}
哈希碰撞：元素在放入hashmap的过程中，如果一个对象hash冲突，妒被放置到同一个桶里面，会形成一个链表，链表的存取耗费性能，无法达到常数级别的时间复杂度；如果大量的hash冲突，则会形成一个长链表，如果客户端跟这些数据交互频繁，则会占用大量的cpu，导致服务器宕机拒绝服务。
树化的目的是：为了安全，减少hash冲突；
小结
先从线程安全，是否允许null键值，使用场景方面说出来HashTable,HashMap,TreeMap的区别。
然后扩展到了Map的类层级，分析了面试官喜欢问的hashmap的数据结构，hash值计算，扩容，树化问题。
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正文到此结束
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