Map
Map是一个接口，下面介绍一下Map接口的一些常用的实现类
HashTable
Hashtable是在java1.0中实现的最早的Map，继承自Dictionary类，底层使用的哈希表，是线程安全的，因为该类中的方法都是用了synchronized修饰，但是也因此存在了效率问题
如果想要使用具有用线程安全能力的map可以使用Collections.synchronizedMap()方法或者使用ConcurrentHashMap
public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
@SuppressWarnings("unchecked")
public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key. hashCode ();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return (V)e.value;
}
}
return null;
}
内部所使用的是一个Entry数组进行存储的，Entry实际上是一个链表，key和value都保存在Entry中
/**
* The hash table data.
*/private transient Entry<?,?>[] table;
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
protected Object clone() {
return new Entry<>(hash, key, value,
(next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone()));
}
// Map.Entry Ops
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public V setValue(V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
V oldValue = this.value;
this.value = value;
return oldValue;
}
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
return (key==null ? e.getKey()==null : key.equals(e.getKey())) &&
(value==null ? e.getValue()==null : value.equals(e.getValue()));
}
public int hashCode() {
return hash ^ Objects.hashCode(value);
}
public String toString() {
return key.toString()+"="+value.toString();
}
}
HashTable的key和value都不允许为null，可以看到在put操作的时候，会校验value值是否为null，而且会获取key的hashCode，所以key和value都不可以为null
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
HashMap
当前用的最多的还是HashMap
HashMap是线程不安全的，底层也是哈希表，与HashTable不同的是，key和value可以为null
可以看到在put方法取key的hash值时对key进行了判断，key为null的话，hash值为0
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false , true);
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
HashMap的底层使用Node数组来存储的
transient Node<K,V>[] table;
HashMap如果出现hash冲突的话，会在放到链表中，但是如果hash冲突过多的话，会导致链表太长，查询时性能会下降，在链表长度超过一定值时，会进行结构改造，将链表转换为树状结构，这里TREEIFY_THRESHOLD是8
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) // table为null，进行初始化
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
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)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
// 遍历map
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 遍历完依旧没有该key，需要添加一个新的节点
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
// 链表转为树状结构
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)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
TreeMap
TreeMap底层是红黑树，实现了SortedMap接口，顺序由key控制(默认是按key进行，key必须实现Comparable接口或者在构造器传入自定义的Comparator)，通过Comparator或者Comparable决定，
public class TreeMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
public interface NavigableMap<K,V> extends SortedMap<K,V>
// key进行比较
final int compare(Object k1, Object k2) {
return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)
: comparator.compare((K)k1, (K)k2);
}
LinkedHashMap
LinkedHashMap属于一个双向链表，通过键值来维护，遍历顺序为插入顺序，相当于一个有顺序的HashMap
增加了两个属性来保证迭代顺序，分别是双向链表的头结点header和标志位accessOrder(值为true表示按照访问顺序迭代，值为false表示按照插入顺序迭代)
默认构造器accessOrder为false是按照插入顺序迭代的
public LinkedHashMap() {
super();
accessOrder = false;
}
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是并发包下的类，属于线程安全的HashMap。
java8中ConcurrentHashMap放弃了Segment分段加锁的机制，采用了Node+CAS+Syncronized保证并发安全。
大量地采用了自旋+CAS操作
key和value都不可以为null，否则会抛出空指针异常
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
Node<K,V> f; int n, i, fh;
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
tab = initTable();
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
if (casTabAt(tab, i, null,
new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else {
V oldVal = null;
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
else if (f instanceof TreeBin) {
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}
HashMap和HashTable的区别
- HashMap线程不安全，HashTable线程安全
- HashMap性能比HashTable好
- HashMap键值允许为null，HashTable键值不允许为null
- HashMap继承AbstractMap，HashTable继承Dictionary类
- HashMap初始容量为16，HashTable初始容量为11
- HashMap扩容是翻一倍，HashTable是翻一倍+1
- HashMap的Iterator迭代器是fail-fast的，而HashTable的Enumerator是fail-safe的
