java面试总结（三）------HashaMap、TreeMap
HashMap和TreeMap作为最常用同时也是最容易被考察的点来说，掌握是至关重要的
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HashMap：
基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。基于数组（Node[] table）和链表结合组成的复合结构，数组被分为一个个桶（bucket），通过哈希值决 定了键值对在这个数组的寻址；哈希值相同的键值对，则以链表形式存储，参考下面的示意图。这里 需要注意的是，如果链表大小超过阈值（TREEIFY_THRESHOLD, 8），图中的链表就会被改造为树形结构。
![在这里插入图片描述]()
HashMap有四个构造函数，如下：
HashMap有四个构造函数，如下： public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
public HashMap(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
putMapEntries(m, false);
}
从上至下分别是 无参（以默认负载因子构造HashMap）、带初始容量参（以初始容量参和默认负载因子构造HashMap）、以初始容量和负载因子为参、以另一个Map为参（此处不做重点）。
我们着重看第三个构造函数，即以初始容量和负载因子为参的构造函数，在源码中，先经历了一系列的非法性判断，然后初始化负载因子，然后 tableSizeFor(initialCapacity) ,其中tableSizeFor(initialCapacity)源码如下：
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
看不懂？没关系 ，看这篇资料，这里不做赘述，其实这个函数的意思是 返回大于输入参数且最近的2的整数次幂的数,即输入 10 返回 16,记住这个函数，这个会非常重要，那么为什么要这么做呢？请看文章最下面。
然后下面就讲最基础的几个api
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int , i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) = 0)
n = (tab = resize()).legth;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == ull)
tab[i] = newNode(hash, key, value, nll);
else {
// ...
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for frs
treeifyBin(tab, hash);
// ...
}
}
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
public void clear() {
Node<K,V>[] tab;
modCount++;
if ((tab = table) != null && size > 0) {
size = 0;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i)
tab[i] = null;
}
}
在构造函数中，发现仅仅只是初始化了参数，并没有进行其他操作，是按照lazy-load原则，在首次使用时被初始化（拷贝构造函数除外），然后看 put函数，里面调用了putVal() 函数，
putVal()解析如下：
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如果表格是null，resize方法会负责初始化它，这从tab = resize()可以看出。
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resize方法兼顾两个职责，创建初始存储表格，或者在容量不满足需求的时候，进行扩容（resize）。
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在放置新的键值对的过程中，如果发生下面条件，就会发生扩容。
if (++size > threshold)
resize();
- 具体键值对在哈希表中的位置（数组index）取决于下面的位运算
i = (n - 1) & hash
为什么要做以上的位运算呢，也请看文章最最下面的问题部分。
2. TreeMap
TreeMap稍后详解
问题
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扩容后，HashMap中原来的元素是怎么储存的
参考资料
即 ：
如果无链，原来的元素，要么在原位置，要么在原位置+原数组长度 那个位置上。
如果有链，
查阅权威资料再更 -
为什么每次扩容后大小必须是2的n次方&&为什么求下标是(n - 1) & hash？
这两个问题可以一起回答，在源码中可以看到，每次扩容包括初始容量16必须是2的n次方，为什么呢？
其实很容易回答，先回答另一个问题，在默认情况下（容量=16）怎么保证一个32位的二进制串在0-15中分布？大部分同学可能回答是取余，是的，在大部分情况看来，取余似乎是个不错的选择，但是取余会进行除法，比较慢，所以java8中提供了这么一种方法：对于默认情况，16=2的4次方，转成二进制即10000，然后按照源码公式，
（10000-1）&hash，如图
这也就很好的解释了为什么容量必须是2的n次方，是为了满足按位与得出下标值的运算的条件，其原理是容量-1的二进制一定全是1，然后再与hash值做 按位与 运算，就能得到一个处于 0 - 容量 的大小的二进制串，也就得到它的下标，所以直接使用位运算速度快，且分布尽量在均匀范围内。
如果容量不是2的n次方，那么容量-1的二进制一定不全是1，如果用此值进行按位与操作，那么某一位是0的情况下会导致某个哈系桶将永远得不到储存，就违背了尽量均匀分布的原则.
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如果两个键的hashcode相同，如何获取值对象
找到参考资料再更 -
为什么默认负载因子是0.75
在理想情况下,使用随机哈希码,节点出现的频率在hash桶中遵循泊松分布，同时给出了桶中元素个数和概率的对照表。从上面的表中可以看到当桶中元素到达8个的时候，概率已经变得非常小，也就是说用0.75作为加载因子，每个碰撞位置的链表长度超过８个是几乎不可能的.
参考
参考资料 ：
HashMap