1.HashMap底層實現原理是什麼？
HashMap由數組+鏈表組成，JDK8中新增了紅黑樹，當鏈表長度達到8(默認閾值)時，鏈表轉化成紅黑樹，鏈表過長對性能有很大的影響。
//HashMap初始化長度
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1<<4;//位運算，1左移四位是16
//HashMap最大長度
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1<<30;//1073741824
//默認加載因子（擴容因子）
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//鏈表轉化成紅黑樹的閾值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//紅黑樹轉化成鏈表的閾值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//最小樹容量
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
PS:HashMap構造時可以指定默認初始大小和負載因子，
經典面試題：
1.JDK8中HashMap擴容時做了哪些優化？
JDK8在hashmap擴容時不再重新計算每個元素的哈希值，而是通過高位運算（e.hash & oldCap）來判定元素是否需要移動。
例如：
key1.hash = 10 0000 1010;
key2.hash = 10 0001 0001;
oldCap = 16 0001 0000;(oldCap就是擴容前table.length)
key1.hash & oldCap的高一位爲0，擴容時元素下標不變；
key1.hash & oldCap的高一位爲1，擴容時元素下標=原下標+原數組長度。
PS:與運算，有0則0，全1則1。
且JDK8新增元素採用的是尾插法（尾部正序插入），而JDK7是頭部插入（頭部倒序插入），JDK8有效的避免了JDK7在擴容時的死循環和數據丟失的問題，但是仍然存在數據覆蓋的問題，這也就是HashMap線程不安全的一部分原因。
2.加載因子爲什麼是0.75？
加載因子是來判斷什麼時候進行擴容。
當加載因子設置比較大時，擴容發生的頻率比較低且佔用的空間會比較小，但這樣的話發生hash衝突的機率就會增大，因此需要更復雜的數據結構去存儲數據，這樣對元素的操作時間增加，運行效率會降低；
當加載因子設置較小的時候，會發生頻繁的擴容且佔用空間增大，此時hash衝突的可能性就比較小，操作性能會提高
3.當有哈希衝突時，HashMap是如何查找並確認元素的？
當哈希衝突時需要通過判斷 key 值是否相等，才能確認此元素是不是我們想要的元素。
4.HashMap源碼中有哪些重要的方法？
查詢、新增和數據擴容
查詢：查詢時先比較key的hashcode然後去比較key值，將對應的value值返回；
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
//判斷第一個節點是否是需要的值
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
//如果下一個節點不爲空
if ((e = first.next) != null) {
//判斷是否是紅黑樹結構-是的話走樹的查找方法
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
//循環，hash相等且key相等
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
新增：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//如果鏈表爲空則創建鏈表
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//根據key的hash值計算要插入的數組索引i，如果tab[i] == null，則直接插入
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
//如果key已存在，覆蓋原值
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
//紅黑樹插入樹節點
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//鏈表結構訓話插入，放在鏈表的尾部（JDK7是插入鏈表頭部）
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
//判斷轉化成紅黑樹還是擴容
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;
//判斷是否需要擴容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//當整個map中元素個數小於64時，只是進行擴容
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null)
hd.treeify(tab);
}
}
數據擴容：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;//擴容前的閾值
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
//如果已經達到最大容量，只將閾值設置成Integer.MAX_VALUES，返回
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
//如果擴容後newCap未達到最大容量且oldCap大於初始大小16
//將閾值變爲原來的兩倍
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1;
}
//如果oldCap大於代表初始化時用的是HashMap的有參構造
else if (oldThr > 0)
newCap = oldThr;
else {//HashMap的默認構造
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//判斷原數據不爲空，開始將數據轉移到新table裏面
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)//如果只有一個鏈表
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
//紅黑樹操作
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else {
//鏈表複製，JDK8擴容優化
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
//&運算，如果高一位爲0，保持原索引
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
//否則，新索引=原索引+oldCap
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
//將索引放到哈希桶裏面
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
5.Hashmap是如何導致死循環的？
JDK7爲例
線程1->put(key(3))
線程2->put(key(7))
void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) {
int newCapacity = newTable.length;
for (Entry<K,V> e : table) {
while(null != e) {
Entry<K,V> next = e.next; //假設線程1執行到這裏，丟失了CPU使用權
if (rehash) {
e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key);
}
int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
e.next = newTable[i];
newTable[i] = e;
e = next;
}
}
}
當線程1執行到”Entry<K,V> next = e.next;“時，此時e = key(3),e.next = key(7)，然後此時CPU使用權被線程2奪取，然後線程2重新rehash，鏈表順序被反轉，由key(3)->key(7)變成了key(7)->key(3)，此時線程1再次獲取CPU使用權，接着執行代碼，newTalbe[i]=e把key(3)的next設置爲key(7)，而下次循環時查詢到key(7)的next元素爲key(3)，於是就形成了key(3)和key(7)的循環引用，因此導致了死循環發生。
6.爲什麼HashMap線程不安全？
https://blog.csdn.net/swpu_ocean/article/details/88917958
小結：
HashMap併發的情況下本身就不是線程安全的，建議使用ConcurrentHashMap