HashMap

Q: HashMap什么时候会进行扩容?
HashMap在初始化时可以给定初始容量和负载因子,默认的初始容量和负载因子16和0.75,也就是当put完成后如果数据量大于12就会进行第一次扩容。

Q: java8对HashMap有什么优化?
主要有两个优化,首先是在存储hash冲突的元素时,如果桶位上冲突元素个数大于等于8个则转换为红黑树存储,加速寻找目标元素。第二个是在扩容时,由于每次扩容都是乘2翻倍即左移一位,意味着数据扩容后新的桶位有没有变化,只与其hash值在扩容位上的字位是否为1有关,如果是1的话,那新的桶位就是旧的hash值加旧容量,如果是0那桶位不变。位运算的优化加快了重hash的速度。

Q: LinkedHashMap和HashMap有什么区别?
LinkedHashMap会记录数据插入或者访问的顺序,内部会持有head\tail两个结点的引用,结点继承了HashMap的结点实现并且多了两个属性分别保存结点的前驱和后继。如果是记录插入顺序,那么在插入的时候会更新tail结点;如果是记录访问顺序,那么在get之后会更新tail结点。

Q: HashMap冲突链表转红黑树的阈值为什么是8
红黑树结点占用的空间是链表结点的2倍,所以只会当必要的情况下才使用红黑树。另外,在hash值能保证随机分布的情况下,0.75的负载因子的hash冲突概率符合参数为0.5的泊松分布,当k值为8的时候,概率已经非常小了(10^-8数量级)。也就是正常情况下考虑到时空效率的平衡,会用链表来处理hash冲突,只有当hash算法有问题才会为了保存查询效率使用红黑树处理冲突。

Q: 解决hash冲突的方式还有哪些?
除了hashmap所用的链地址法,一般还有以下方法:

  • 再hash法。就是同时构造多个hash方法,当其中一个发生冲突时,就用下一个hash方法计算hash值,该方法缺点是增加了计算hash值的时间,在查询的时候也要进行多次hash计算。
  • 建立公共溢出区。当一个hash值产生冲突时,会把冲突的数据放到溢出区中,相应的在查询的时候也需要遍历溢出区。
  • 开放定址法。就是当发送hash冲突时,会加一个数字然后再进行hash,直到找到空位。该数字可以是线性的1,2,3...也可以是二次方或者一个随机数。在查找的时候需要做匹配操作,如果hash值相同但是不匹配,说明存在hash冲突,需要根据规则找到下一个桶位,如果找到的桶位是空值则说明不存在。由于查找方法的需要,删除数据时不能真的删除而是记录删除标志,然后在下次插入数据时进行覆盖。

Q: HashMap在高并发的情况下有什么问题?
首先是在java1.8之前hashmap在扩容时,多线程环境下处理冲突链可能会造成死循环,1.8之后对扩容的逻辑进行了优化,不会再出现死循环的,但是还是会有其他很多问题,例如put数据的时候size++就不是一个原子操作,多线程环境下会出现计数错误的问题;并且多线程put hash值相同的元素时,也可能会造成数据被覆盖丢失的问题;红黑树插入、删除涉及的旋转逻辑也是线程不安全的。

Q: ConcurrentHashMap是怎么处理并发问题的?
ConcurrentHashMap在put的时候以CAS的方式访问、设置存储数据的数组,并在发生hash冲突的时候以synchronized的同步方式处理冲突,也就是相当于每个桶位都在put的时候有一个独立的锁,只有当处理同一个hash值的时候才会发生资源竞争。而在get数据的时候,如果hash值相符且equals为true则直接返回结果,如果hash值为负,则看该结点的类型,如果是正在迁移的结点则到新表中查询,如果是树节点则调用红黑树的搜索方法进行查询,由于红黑树的读写是互斥的所以会有读锁。如果是链表结点则遍历链表。

Q: java8对ConcurrentHashMap有什么优化?
java7是以分段锁的形式上锁,而java8是每一个桶位都有一把锁,允许不同桶位之间的操作可以并发进行。

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