前言
今天上班看到一篇博文很好，是自己沒有了解過的，今天抽空也寫個博文記錄一下這部分知識點，加強自己的知識積累！
好了言歸正傳：
1、那你跟我講講HashMap的內部數據結構？
目前我用的是JDK1.8版本的，內部使用數組 + 鏈表紅黑樹；
2、數據結構圖是怎樣的？
3、那你清楚HashMap的數據插入原理嗎？
判斷數組是否爲空，爲空進行初始化;
不爲空，計算 k 的 hash 值，通過(n - 1) & hash計算應當存放在數組中的下標 index;
查看 table[index] 是否存在數據，沒有數據就構造一個Node節點存放在 table[index] 中；
存在數據，說明發生了hash衝突(存在二個節點key的hash值一樣), 繼續判斷key是否相等，相等，用新的value替換原數據
(onlyIfAbsent爲false)；
如果不相等，判斷當前節點類型是不是樹型節點，如果是樹型節點，創造樹型節點插入紅黑樹中；
如果不是樹型節點，創建普通Node加入鏈表中；判斷鏈表長度是否大於 8， 大於的話鏈表轉換爲紅黑樹；
插入完成之後判斷當前節點數是否大於閾值，如果大於開始擴容爲原數組的二倍。
4、提到HashMap的初始化，那HashMap怎麼設定初始容量大小的嗎？
一般如果new HashMap() 不傳值，默認大小是16，負載因子是0.75， 如果自己傳入初始大小k，初始化大小爲 大於k的 2的整數次方，
例如如果傳10，大小爲16
實現代碼如下：
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;
}
5、你提到hash函數，你知道HashMap的哈希函數怎麼設計的嗎？
hash函數是先拿到通過key 的hashcode，是32位的int值，然後讓hashcode的高16位和低16位進行異或操作
6、那你知道爲什麼這麼設計嗎？
這個也叫擾動函數，這麼設計有二點原因：
一定要儘可能降低hash碰撞，越分散越好；
算法一定要儘可能高效，因爲這是高頻操作, 因此採用位運算；
7、爲什麼採用hashcode的高16位和低16位異或能降低hash碰撞？hash函數能不能直接用key的hashcode？
因爲key.hashCode()函數調用的是key鍵值類型自帶的哈希函數，返回int型散列值。int值範圍爲**-2147483648~2147483647**，
前後加起來大概40億的映射空間。只要哈希函數映射得比較均勻鬆散，一般應用是很難出現碰撞的。但問題是一個40億長度的數組，內存是放不下
的。你想，如果HashMap數組的初始大小才16，用之前需要對數組的長度取模運算，得到的餘數才能用來訪問數組下標。
源碼中模運算就是把散列值和數組長度-1做一個"與"操作，位運算比%運算要快。
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
順便說一下，這也正好解釋了爲什麼HashMap的數組長度要取2的整數冪。因爲這樣（數組長度-1）正好相當於一個“低位掩碼”。“與”操作的結果就是散列值的高位全部歸零，只保留低位值，用來做數組下標訪問。以初始長度16爲例，16-1=15。2進製表示是00000000 00000000 00001111。和某散列值做“與”操作如下，結果就是截取了最低的四位值。
但這時候問題就來了，這樣就算我的散列值分佈再鬆散，要是隻取最後幾位的話，碰撞也會很嚴重。更要命的是如果散列本身做得不好，分佈上成等差數列的漏洞，如果正好讓最後幾個低位呈現規律性重複，就無比蛋疼。
8、你剛剛說到1.8對hash函數做了優化，1.8還有別的優化嗎？
1.8還有三點主要的優化：
1. 數組+鏈表改成了數組+鏈表或紅黑樹；
2. 鏈表的插入方式從頭插法改成了尾插法，簡單說就是插入時，如果數組位置上已經有元素，1.7將新元素放到數組中，原始節點作爲新節點的
後繼節點，1.8遍歷鏈表，將元素放置到鏈表的最後；
3. 擴容的時候1.7需要對原數組中的元素進行重新hash定位在新數組的位置，1.8採用更簡單的判斷邏輯，位置不變或索引+舊容量大小；
4. 在插入時，1.7先判斷是否需要擴容，再插入，1.8先進行插入，插入完成再判斷是否需要擴容；
9、你分別跟我講講爲什麼要做這幾點優化；
防止發生hash衝突，鏈表長度過長，將時間複雜度由O(n)降爲O(logn);
因爲1.7頭插法擴容時，頭插法會使鏈表發生反轉，多線程環境下會產生環；
A線程在插入節點B，B線程也在插入，遇到容量不夠開始擴容，重新hash，放置元素，採用頭插法，後遍歷到的B節點放入了頭部，這樣形成了環，如下圖所示：
擴容的時候爲什麼1.8 不用重新hash就可以直接定位原節點在新數據的位置呢?
這是由於擴容是擴大爲原數組大小的2倍，用於計算數組位置的掩碼僅僅只是高位多了一個1，怎麼理解呢？
擴容前長度爲16，用於計算(n-1) & hash 的二進制n-1爲0000 1111，擴容爲32後的二進制就高位多了1，爲0001 1111。
因爲是& 運算，1和任何數 & 都是它本身，那就分二種情況，如下圖：原數據hashcode高位第4位爲0和高位爲1的情況；
第四位高位爲0，重新hash數值不變，第四位爲1，重新hash數值比原來大16（舊數組的容量）
10、那HashMap是線程安全的嗎？
不是，在多線程環境下，1.7 會產生死循環、數據丟失、數據覆蓋的問題，1.8 中會有數據覆蓋的問題，以1.8爲例，當A線程判斷index位置爲
空後正好掛起，B線程開始往index位置的寫入節點數據，這時A線程恢復現場，執行賦值操作，就把A線程的數據給覆蓋了；還有++size這個地方
也會造成多線程同時擴容等問題。
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //多線程執行到這裏
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode) // 這裏很重要
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold) // 多個線程走到這，可能重複resize()
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
11、那你平常怎麼解決這個線程不安全的問題？
Java中有HashTable、Collections.synchronizedMap、以及ConcurrentHashMap可以實現線程安全的Map。
HashTable是直接在操作方法上加synchronized關鍵字，鎖住整個數組，粒度比較大，Collections.synchronizedMap是使用
Collections集合工具的內部類，通過傳入Map封裝出一個SynchronizedMap對象，內部定義了一個對象鎖，方法內通過對象鎖實現；
ConcurrentHashMap使用分段鎖，降低了鎖粒度，讓併發度大大提高。
12、那你知道ConcurrentHashMap的分段鎖的實現原理嗎？
ConcurrentHashMap成員變量使用volatile 修飾，免除了指令重排序，同時保證內存可見性，另外使用CAS操作和synchronized結合實現
賦值操作，多線程操作只會鎖住當前操作索引的節點。
如下圖，線程A鎖住A節點所在鏈表，線程B鎖住B節點所在鏈表，操作互不干涉。
13、你前面提到鏈表轉紅黑樹是鏈表長度達到閾值，這個閾值是多少？
閾值是8，紅黑樹轉鏈表閾值爲6
14、HashMap內部節點是有序的嗎？
是無序的，根據hash值隨機插入
15、那有沒有有序的Map？
LinkedHashMap 和 TreeMap
16、跟我講講LinkedHashMap怎麼實現有序的？
LinkedHashMap內部維護了一個單鏈表，有頭尾節點，同時LinkedHashMap節點Entry內部除了繼承HashMap的Node屬性，還有before 和
after用於標識前置節點和後置節點。可以實現按插入的順序或訪問順序排序。