不多說，直接上干貨！
這篇我是從整體出發去寫的。
牛客網Java刷題知識點之Java 集合框架的構成、集合框架中的迭代器Iterator、集合框架中的集合接口Collection（List和Set）、集合框架中的Map集合
接口java.util.Map，包括3個實現類：HashMap、Hashtable、TreeMap。當然還有LinkedHashMap、ConcurrentHashMap 、WeakHashMap。
Map是用來存儲鍵值對的數據結構，鍵值對在數組中通過數組下標來對其內容索引的，而鍵值對在Map中，則是通過對象來進行索引，用來索引的對象叫做key，其對應的對象叫value。
Map與Collection在集合框架中屬並列存在
Map是一次添加一對元素（存儲的是夫妻，哈哈）。Collection是一次添加一個元素（存儲的是光棍，哈哈）。
Map存儲的是鍵值對。
Map存儲元素使用put方法， Collection使用add方法。
Map集合沒有直接取出元素的方法， 而是先轉成Set集合， 再通過迭代獲取元素。
Map集合中鍵要保證唯一性。
Map的兩種取值方式keySet、entrySet
keySet
先獲取所有鍵的集合， 再根據鍵獲取對應的值。（即先找到丈夫，去找妻子）
entrySet
先獲取map中的鍵值關系封裝成一個個的entry對象， 存儲到一個Set集合中，再迭代這個Set集合， 根據entry獲取對應的key和value。
向集合中存儲自定義對象 （entry類似於是結婚證）
HashMap : 內部結構是哈希表，不是同步的。允許null作為鍵，null作為值。
TreeMap : 內部結構是二叉樹，不是同步的。可以對Map集合中的鍵進行排序。
keySet的演示圖解：
entrySet的演示圖解：
HashMap概述
HashMap是基於哈希表的Map接口的非同步實現，此實現提供所有可選的映射操作，並允許使用null值和null鍵
它不保證映射的順序，HashMap是Hashtable的輕量級實現（非線程安全的實現），它們都完成了Map接口。
HashMap的數據結構
哈希表是由數組+鏈表組成的，（注意，這是jdk1.8之前的）數組的默認長度為16。
為什么是數組+鏈表？
數組對於數據的訪問如查找和讀取非常方便，鏈表對於數據插入非常方便。
鏈表可以解決hash值沖突（即對於不同的key值可能會得到相同的hash值）
數組里每個元素存儲的是一個鏈表的頭結點。而組成鏈表的結點其實就是hashmap內部定義的一個類：Entity
Entity包含三個元素：key，value和指向下一個Entity的next。
若是，jdk1.8，則
牛客網Java刷題知識點之HashMap的實現原理、HashMap的存儲結構、HashMap在JDK1.6、JDK1.7、JDK1.8之間的差異以及帶來的性能影響
HashMap的存取
HashMap的存儲--put ： null key總是存放在Entry[]數組的第一個元素
元素需要存儲在數組中的位置。先判斷該位置上有沒有存有Entity，沒有的話就創建一個Entity<k,v>對象，新的Entity插入（put）的位置永遠是在鏈表的最前面。
HashMap的讀取--get ： 先定位到數組元素，再遍歷該元素處的鏈表.
覆蓋了equals方法之后一定要覆蓋hashCode方法，原因很簡單，比如，String a = new String(“abc”); String b = new String(“abc”); 如果不覆蓋hashCode的話，那么a和b的hashCode就會不同。
HashMap是基於hashing的原理，我們使用put(key, value)存儲對象到HashMap中，使用get(key)從HashMap中獲取對象。當我們給put()方法傳遞鍵和值時，我們先對鍵調用hashCode()方法，返回的hashCode用於找到bucket位置來儲存Entry對象。
解決哈希（HASH）沖突的主要方法
開放地址法
再hash法
鏈地址法
哈希表及處理沖突的方法 http://blog.sina.com.cn/s/blog_6fd335bb0100v1ks.html
見
同步方法：ConcurrentHashMap
Hashtable的put和get方法均為synchronized的是線程安全的。
將HashMap默認划分為了16個Segment，減少了鎖的爭用。
寫時加鎖讀時不加鎖減少了鎖的持有時間。
volatile特性約束變量的值在本地線程副本中修改后會立即同步到主線程中，保證了其他線程的可見性。
value外，其他的屬性都是final的，value是volatile類型的，都修飾為final表明不允許在此鏈表結構的中間或者尾部做添加刪除操作，每次只允許操作鏈表的頭部。
見
牛客網Java刷題知識點之為什么HashMap不支持線程的同步，不是線程安全的？如何實現HashMap的同步？
HashMap 的 hashcode 的作用？什么時候需要重寫？如何解決哈希沖突？查找的時候流程是如何？
為什么這么說呢？考慮一種情況，當向集合中插入對象時，如何判別在集合中是否已經存在該對象了？（注意：集合中不允許重復的元素存在）
也許大多數人都會想到調用equals方法來逐個進行比較，這個方法確實可行。但是如果集合中已經存在一萬條數據或者更多的數據，如果采用equals方法去逐一比較，效率必然是一個問題。此時hashCode方法的作用就體現出來了，當集合要添加新的對象時，先調用這個對象的hashCode方法，得到對應的hashcode值。實際上在HashMap的具體實現中會用一個table保存已經存進去的對象的hashcode值，如果table中沒有該hashcode值，它就可以直接存進去，不用再進行任何比較了；如果存在該hashcode值， 就調用它的equals方法與新元素進行比較，相同的話就不存了，不相同就散列其它的地址，所以這里存在一個沖突解決的問題，這樣一來實際調用equals方法的次數就大大降低了。
HashMap有一個叫做Entry的內部類，它用來存儲key-value對。上面的Entry對象是存儲在一個叫做table的Entry數組中。table的索引在邏輯上叫做“桶”(bucket)，它存儲了鏈表的第一個元素。key的hashcode()方法用來找到Entry對象所在的桶。如果兩個key有相同的hash值（即沖突），他們會被放在table數組的同一個桶里面（以鏈表方式存儲）。key的equals()方法用來確保key的唯一性。key的value對象的equals()和hashcode()方法根本一點用也沒有。
Hashtable 概述
也是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。
Hashtable 繼承於Dictionary，實現了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口
Hashtable 的函數都是同步的，這意味着它是線程安全的。它的key、value都不可以為null。
Hashtable中的映射不是有序的。
Hashtable繼承於Dictionary類，實現了Map接口。Map是"key-value鍵值對"接口，Dictionary是聲明了操作"鍵值對"函數接口的抽象類。
hashtable與hashmap區別（筆試面試必考）
HashMap和Hashtable都實現了Map接口，但決定用哪一個之前先要弄清楚它們之間的分別。主要的區別有：線程安全性，同步(synchronization)，以及速度。
HashMap幾乎可以等價於Hashtable，除了HashMap是非synchronized的，並可以接受null(HashMap可以接受為null的鍵值(key)和值(value)，而Hashtable則不行)。
HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，這意味着Hashtable是線程安全的，多個線程可以共享一個Hashtable；而如果沒有正確的同步的話，多個線程是不能共享HashMap的。Java 5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的擴展性更好。
另一個區別是HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以當有其它線程改變了HashMap的結構（增加或者移除元素），將會拋出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素則不會拋出ConcurrentModificationException異常。但這並不是一個一定發生的行為，要看JVM。這條同樣也是Enumeration和Iterator的區別。
由於Hashtable是線程安全的也是synchronized，所以在單線程環境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步，只需要單一線程，那么使用HashMap性能要好過Hashtable。
HashMap不能保證隨着時間的推移Map中的元素次序是不變的。
我們先看HashMap和Hashtable這兩個類的定義
public class Hashtable
extends Dictionary
implements Map, Cloneable, <a href="http://lib.csdn.net/base/javase" class='replace_word' title="Java SE知識庫" target='_blank' style='color:#df3434; font-weight:bold;'>Java</a>.io.Serializable
public class HashMap
extends AbstractMap
implements Map, Cloneable, Serializable
可見Hashtable 繼承自 Dictiionary， 而 HashMap繼承自AbstractMap。
1） HashMap允許null鍵值的key，注意最多只允許一條記錄的鍵為null，不允許多條記錄的值為null。
HashMap允許將null作為一個entry的key或者value，而Hashtable不允許。
2） HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsValue和containsKey，因為contains方法容易讓人引起誤解。
Hashtable則保留了contains，containsValue和containsKey三個方法，其中contains和containsValue功能相同。
3） Hashtable的方法是線程安全的，而HashMap不支持線程的同步。
4） Hashtable使用Enumeration，HashMap使用Iterator。
4）hash值的使用不同，Hashtable直接使用對象的hashCode，而HashMap是
（1）繼承的父類不同
Hashtable繼承自Dictionary類，而HashMap繼承自AbstractMap類。但二者都實現了Map接口。
（2）線程安全性不同
Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情況下是非Synchronize的。在多線程並發的環境下，可以直接使用Hashtable，不需要自己為它的方法實現同步，但使用HashMap時就必須要自己增加同步處理。
（3）是否提供contains方法
HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsValue和containsKey，因為contains方法容易讓人引起誤解。
Hashtable則保留了contains，containsValue和containsKey三個方法，其中contains和containsValue功能相同。
（4）key和value是否允許null值
其中key和value都是對象，並且不能包含重復key，但可以包含重復的value。
Hashtable中，key和value都不允許出現null值。
HashMap中，null可以作為鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應的值為null。當get()方法返回null值時，可能是 HashMap中沒有該鍵，也可能使該鍵所對應的值為null。因此，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵， 而應該用containsKey()方法來判斷。
（5）兩個遍歷方式的內部實現上不同
Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由於歷史原因，Hashtable還使用了Enumeration的方式 。
（6）hash值不同
哈希值的使用不同，HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值。
（7）內部實現使用的數組初始化和擴容方式不同
Hashtable和HashMap它們兩個內部實現方式的數組的初始大小和擴容的方式。HashTable中hash數組默認大小是11，增加的方式是 old*2+1。
HashMap中hash數組的默認大小是16，而且一定是2的指數。
hashmap與currenthashmap區別
Hashtable中采用的鎖機制是一次鎖住整個hash表，從而同一時刻只能由一個線程對其進行操作；
而ConcurrentHashMap中則是一次鎖住一個桶。
ConcurrentHashMap默認將hash表分為16個段，諸如get,put,remove等常用操作只鎖當前需要用到的桶。
Hashtable是線程安全的，它的方法是同步了的，可以直接用在多線程環境中。
而HashMap則不是線程安全的。在多線程環境中，需要手動實現同步機制。
Hashmap與Linkedhashmap區別
Linkedhashmap是hashmap子類多了after和behind方法。
LinkedHashMap比HashMap多維護了一個鏈表。
TreeMap
TreeMap的底層使用了紅黑樹來實現，像TreeMap對象中放入一個key-value 鍵值對時，就會生成一個Entry對象，這個對象就是紅黑樹的一個節點，其實這個和HashMap是一樣的，一個Entry對象作為一個節點，只是這些節點存放的方式不同。
存放每一個Entry對象時都會按照key鍵的大小按照二叉樹的規范進行存放，所以TreeMap中的數據是按照key從小到大排序的。
Arraylist 和 HashMap 如何擴容？負載因子有什么作用？如何保證讀寫進程安全？
HashTable默認初始11個大小，默認每次擴容的因子為0.75，
HashMap默認初始16個大小（必須是2的次方），默認每次擴容的因子為0.75。
ArrayList，默認初始10個大小，每次擴容是原容量的一半。
Vector，默認初始10個大小，每次擴容是原容量的兩倍，
StringBuffer、StringBuilder默認初始化是16個字符，默認增容為（原長度+1）*2。
負載因子有什么作用，必須在 "沖突的機會"與"空間利用率"之間尋找一種平衡與折衷。這種平衡與折衷本質上是數據結構中有名的"時-空"矛盾的平衡與折衷。
HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、WeakHashMap
HashMap里面存入的鍵值對在取出時沒有固定的順序，是隨機的。
一般而言，在Map中插入、刪除和定位元素，HashMap是最好的選擇。
由於TreeMap實現了SortMap接口，能夠把它保存的記錄根據鍵排序，因此，取出來的是排序后的鍵值對，如果需要按自然順序或自定義順序遍歷鍵，那么TreeMap會更好。
LinkedHashMap是HashMap的一個子類，如果需要輸出的順序和輸入相同，那么用LinkedHashMap可以實現、它還可以按讀取順序來排列。
WeakHashMap中key采用的是“弱引用”的方式，只要WeakHashMap中的key不再被外部引用，它就可以被垃圾回收器回收。
而HashMap中key采用的是“強引用的方式”，當HashMap中的key沒有被外部引用時，只有在這個key從HashMap中刪除后，才可以被垃圾回收器回收。
“你用過HashMap嗎？” “什么是HashMap？你為什么用到它？”
幾乎每個人都會回答“是的”，然后回答HashMap的一些特性，譬如HashMap可以接受null鍵值和值，而Hashtable則不能；HashMap是非synchronized;HashMap很快；以及HashMap儲存的是鍵值對等等。這顯示出你已經用過HashMap，而且對它相當的熟悉。但是面試官來個急轉直下，從此刻開始問出一些刁鑽的問題，關於HashMap的更多基礎的細節。
面試官可能會問出下面的問題：
你知道HashMap的工作原理嗎？ 你知道HashMap的get()方法的工作原理嗎？
你也許會回答“我沒有詳查標准的Java API，你可以看看Java源代碼或者Open JDK。”“我可以用Google找到答案。”
但一些面試者可能可以給出答案，“HashMap是基於hashing的原理，我們使用put(key,value)存儲對象到HashMap中，使用get(key)從HashMap中獲取對象（其實就是得到value，在java里嘛，萬物皆對象）。當我們給put()方法傳遞鍵和值時，我們先對鍵調用hashCode()方法，返回的hashCode用於找到bucket位置來儲存Entry對象。”這里關鍵點在於指出，HashMap是在bucket中儲存鍵對象和值對象，作為Map.Entry。這一點有助於理解獲取對象的邏輯。
如果你沒有意識到這一點，或者錯誤的認為僅僅只在bucket中存儲值的話，你將不會回答如何從HashMap中獲取對象的邏輯。這個答案相當的正確，也顯示出面試者確實知道hashing以及HashMap的工作原理。但是這僅僅是故事的開始，當面試官加入一些Java程序員每天要碰到的實際場景的時候，錯誤的答案頻現。
當兩個對象的hashcode相同會發生什么？
從這里開始，真正的困惑開始了，一些面試者會回答因為hashcode相同，所以兩個對象（即value）是相等的，HashMap將會拋出異常，或者不會存儲它們。然后面試官可能會提醒他們有equals()和hashCode()兩個方法，並告訴他們兩個對象就算hashcode相同，但是它們可能並不相等。一些面試者可能就此放棄，而另外一些還能繼續挺進，他們回答“因為hashcode相同，所以它們的bucket位置相同，‘碰撞’會發生。因為HashMap使用鏈表存儲對象，這個Entry(包含有鍵值對的Map.Entry對象)會存儲在鏈表中。”這個答案非常的合理，雖然有很多種處理碰撞的方法，這種方法是最簡單的，也正是HashMap的處理方法。
如果兩個key的hashcode相同，你如何獲取值對象？
當我們調用get()方法，HashMap會使用鍵對象的hashcode找到bucket位置，找到bucket位置之后，會調用keys.equals()方法去找到鏈表中正確的節點，最終找到要找的值對象。
注意：面試官會問因為你並沒有值對象去比較，你是如何確定確定找到值對象的？除非面試者直到HashMap在鏈表中存儲的是鍵值對，否則他們不可能回答出這一題。
一些優秀的開發者會指出使用不可變的、聲明作final的對象，並且采用合適的equals()和hashCode()方法的話，將會減少碰撞的發生，提高效率。不可變性使得能夠緩存不同鍵的hashcode，這將提高整個獲取對象的速度，使用String，Interger這樣的wrapper類作為鍵是非常好的選擇。
hashmap的存儲過程？
HashMap內部維護了一個存儲數據的Entry數組，HashMap采用鏈表解決沖突，每一個Entry本質上是一個單向鏈表。當准備添加一個key-value對時，首先通過hash(key)方法計算hash值，然后通過indexFor(hash,length)求該key-value對的存儲位置，計算方法是先用hash&0x7FFFFFFF后，再對length取模，這就保證每一個key-value對都能存入HashMap中，當計算出的位置相同時，由於存入位置是一個鏈表，則把這個key-value對插入鏈表頭。
HashMap中key和value都允許為null。key為null的鍵值對永遠都放在以table[0]為頭結點的鏈表中。
hashMap擴容問題？
擴容是是新建了一個HashMap的底層數組，而后調用transfer方法，將就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新計算元素在新的數組中的索引位置）。 很明顯，擴容是一個相當耗時的操作，因為它需要重新計算這些元素在新的數組中的位置並進行復制處理。因此，我們在用HashMap的時，最好能提前預估下HashMap中元素的個數，這樣有助於提高HashMap的性能。
HashMap共有四個構造方法。構造方法中提到了兩個很重要的參數：初始容量和加載因子。這兩個參數是影響HashMap性能的重要參數，其中容量表示哈希表中槽的數量（即哈希數組的長度），初始容量是創建哈希表時的容量（從構造函數中可以看出，如果不指明，則默認為16），加載因子是哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種尺度，當哈希表中的條目數超出了加載因子與當前容量的乘積時，則要對該哈希表進行 resize 操作（即擴容）。
默認加載因子為0.75，如果加載因子越大，對空間的利用更充分，但是查找效率會降低（鏈表長度會越來越長）；如果加載因子太小，那么表中的數據將過於稀疏（很多空間還沒用，就開始擴容了），對空間造成嚴重浪費。如果我們在構造方法中不指定，則系統默認加載因子為0.75，這是一個比較理想的值，一般情況下我們是無需修改的。
HashMap的復雜度
HashMap整體上性能都非常不錯，但是不穩定，為O(N/Buckets)，N就是以數組中沒有發生碰撞的元素。
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