一、当两个对象的 hashCode 相同会发生什么？

因为 hashCode 相同，不一定就是相等的(equals方法比较)，所以两个对象所在数组的下标相同，"碰撞"就此发生。又因为 HashMap 使用链表存储对象，这个 Node 会存储到链表中。

二、说说 hash 的实现。为什么要这样实现？

JDK 1.8 中，是通过 hashCode() 的高 16 位异或低 16 位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)。主要是从速度、功效和质量来考虑的，减少系统的开销，也不会造成因为高位没有参与下标的计算，从而引起的碰撞。

三、为什么要用异或运算符？

保证了对象的 hashCode 的 32 位值只要有一位发生改变，整个 hash() 返回值就会改变。尽可能的减少碰撞。

四、HashMap 的 table 的容量如何确定？loadFactor 是什么？该容量如何变化？这种变化会带来什么问题？

①table 数组大小是由 capacity 这个参数确定的，默认是16，也可以构造时传入，最大限制是1<<30；
②loadFactor 是装载因子，主要目的是用来确认table 数组是否需要动态扩展，默认值是0.75，比如table 数组大小为 16，装载因子为 0.75 时，threshold 就是12，当 table 的实际大小超过 12 时，table就需要动态扩容；
③扩容时，调用 resize()，将 table 长度变为原来的两倍(注意是 table 长度，而不是 threshold)
④如果数据很大的情况下，扩展时将会带来性能的损失，在性能要求很高的地方，这种损失很可能很致命。

五、HashMap中put()的过程？

①调用哈希函数获取Key对应的hash值，再计算其数组下标；
②如果没有出现哈希冲突，则直接放入数组；如果出现哈希冲突，则以链表的方式放在链表后面；
③如果链表长度超过阀值( TREEIFY THRESHOLD==8)，就把链表转成红黑树，链表长度低于6，就把红黑树转回链表;
④如果结点的key已经存在，则替换其value即可；
⑤如果集合中的键值对大于12，调用resize()进行数组扩容。”

六、数组扩容的过程？

创建一个新的数组，其容量为旧数组的两倍，并重新计算旧数组中结点的存储位置。结点在新数组中的位置只有两种，原下标位置或原下标+旧数组的大小。

七、拉链法导致的链表过深问题为什么不用二叉查找树代替，而选择红黑树？为什么不一直使用红黑树？

之所以选择红黑树是为了解决二叉查找树的缺陷，二叉查找树在特殊情况下会变成一条线性结构(这就跟原来使用链表结构一样了，造成很深的问题)，遍历查找会非常慢。而红黑树在插入新数据后可能需要通过左旋，右旋、变色这些操作来保持平衡，引入红黑树就是为了查找数据快，解决链表查询深度的问题，我们知道红黑树属于平衡二叉树，但是为了保持“平衡”是需要付出代价的，但是该代价所损耗的资源要比遍历线性链表要少，所以当长度大于8的时候，会使用红黑树，如果链表长度很短的话，根本不需要引入红黑树，引入反而会慢。

八、说说对红黑树的见解？

①每个节点非红即黑
②根节点总是黑色的
③如果节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的(反之不一定)
④每个叶子节点都是黑色的空节点(NIL节点)
⑤从根节点到叶节点或空子节点的每条路径，必须包含相同数目的黑色节点(即相同的黑色高度)

九、jdk8中对HashMap做了哪些改变？

①在java 1.8中，如果链表的长度超过了8，那么链表将转换为红黑树。(桶的数量必须大于64，小于64的时候只会扩容)。
②发生hash碰撞时，java 1.7 会在链表的头部插入，而java 1.8会在链表的尾部插入。
③在java 1.8中，Entry被Node替代(换了一个马甲)。

十、LinkedHashMap，TreeMap 有什么区别？

LinkedHashMap 保存了记录的插入顺序，在用 Iterator 遍历时，先取到的记录肯定是先插入的；遍历比 HashMap 慢；
TreeMap 实现 SortMap 接口，能够把它保存的记录根据键排序(默认按键值升序排序，也可以指定排序的比较器)

十一、HashMap & TreeMap & LinkedHashMap 使用场景？

一般情况下，使用最多的是 HashMap。
HashMap：在 Map 中插入、删除和定位元素时；
TreeMap：在需要按自然顺序或自定义顺序遍历键的情况下；
LinkedHashMap：在需要输出的顺序和输入的顺序相同的情况下。

十二、HashMap 和 HashTable 有什么区别？

①HashMap 是线程不安全的，HashTable 是线程安全的；
②由于线程安全，所以 HashTable 的效率比不上 HashMap；
③HashMap 最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null，而 HashTable不允许；
④HashMap 默认初始化数组的大小为16，扩容时扩大两倍。HashTable 为 11，扩容时扩大两倍+1；
⑤HashMap 需要重新计算 hash 值，而 HashTable 直接使用对象的 hashCode。

十三、同样是线程安全，ConcurrentHashMap 与 HashTable 在线程同步上有何不同？

ConcurrentHashMap 类是 Java并发包 java.util.concurrent 中提供的一个线程安全且高效的 HashMap 实现。在 JDK 1.7 中采用分段锁的方式；JDK 1.8 中直接采用了CAS(无锁算法)+ synchronized。
HashTable 是使用 synchronized 关键字加锁的原理(就是对对象加锁)。

十四、HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别

在JDK1.7中ConcurrentHashMap底层采用分段数组+链表的方式实现。在JDK1.8中ConcurrentHashMap与JDK1.8中的HashMap底层数据结构一样，都是采用数组+链表或者数组+红黑树的方式实现。这二者底层数据结构都是以数组为主体的。线程安全：HashMap是线程不安全的，ConcurrentHashMap是线程安全的。另外，HashMap 的键值对允许有null，但是ConCurrentHashMap 都不允许。

十五、针对 ConcurrentHashMap 锁机制具体分析(JDK 1.7和JDK 1.8)？

JDK 1.7 中，采用分段锁的机制，实现并发的更新操作，底层采用数组+链表的存储结构，包括两个核心静态内部类 Segment 和 HashEntry。
①Segment 继承 ReentrantLock(可重入锁) 用来充当锁的角色，每个 Segment 对象守护每个散列映射表的若干个桶；
②HashEntry 用来封装映射表的键-值对；
③每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表。

JDK 1.8 中，采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全。取消类 Segment，直接用 table 数组存储键值对；当 HashEntry 对象组成的链表长度超过 TREEIFY_THRESHOLD 时，链表转换为红黑树，提升性能。底层变更为数组 + 链表 + 红黑树。

十六、JDK 1.8的ConcurrentHashMap，为什么要使用内置锁 synchronized 来代替重入锁 ReentrantLock？

①粒度降低了；
② 官方对synchronized进行了优化和升级，使得synchronized不那么“重”了，而且基于 JVM 的 synchronized 优化空间更大，更加自然。
③在大量的数据操作下，对于 JVM 的内存压力，基于 API 的 ReentrantLock 会开销更多的内存。

十七、ConcurrentHashMap 简单介绍以及put()和get()的工作流程是怎样的？

️1️⃣重要的常量：
private transient volatile int sizeCtl;
当为负数时，-1 表示正在初始化，-N 表示 N - 1 个线程正在进行扩容；
当为 0 时，表示 table 还没有初始化；
当为其他正数时，表示初始化或者下一次进行扩容的大小。

2️⃣数据结构：
Node 是存储结构的基本单元，继承 HashMap 中的 Entry，用于存储数据；
TreeNode 继承 Node，但是数据结构换成了二叉树结构，是红黑树的存储结构，用于红黑树中存储数据；
TreeBin 是封装 TreeNode 的容器，提供转换红黑树的一些条件和锁的控制。

3️⃣存储对象时(put方法)：

如果没有初始化，就调用 initTable() 来进行初始化。
如果没有 hash 冲突就直接 CAS 无锁插入。
如果需要扩容，就先进行扩容，扩容为原来的两倍。
如果存在 hash 冲突，就加锁来保证线程安全，两种情况：一种是链表形式就直接遍历到尾端插入，一种是红黑树就按照红黑树结构插入。
如果该链表的数量大于阀值 8，就要先转换成红黑树的结构，break 再一次进入循环。
如果添加成功就调用 addCount() 统计 size，并且检查是否需要扩容。
注意：在并发情况下ConcurrentHashMap会调用多个工作线程一起帮助扩容，这样效率会更高。

4️⃣扩容方法 transfer()：默认容量为 16，扩容时，容量变为原来的两倍。
helpTransfer()：调用多个工作线程一起帮助进行扩容，这样的效率就会更高。

5️⃣获取对象时(get方法)：

计算 hash 值，定位到该 table 索引位置，如果头节点符合条件则直接返回key对应的value。
2.如果遇到扩容时，会调用标记正在扩容结点 ForwardingNode.find()，查找该结点，匹配就返回；
3.以上都不符合的话，就往下遍历结点，匹配就返回，否则最后就返回 null。
注意：其实get()的流程跟HashMap基本是一样的。put()的流程只是比HashMap多了一些保证线程安全的操作而已。

十八、ConcurrentHashMap 的并发度是什么？

程序运行时能够同时更新 ConccurentHashMap 且不产生锁竞争的最大线程数。默认为 16，且可以在构造函数中设置。当用户设置并发度时，ConcurrentHashMap 会使用大于等于该值的最小2幂指数作为实际并发度(假如用户设置并发度为17，实际并发度则为32)

十九、为什么 ConcurrentHashMap 比 HashTable 效率要高？

ConcurrentHashMap的效率要高于HashTable，因为HashTable是使用一把锁锁住整个链表结构从而实现线程安全，多个线程竞争一把锁，容易阻塞。而ConcurrentHashMap的锁粒度更低：
①JDK 1.7 中使用分段锁(ReentrantLock + Segment + HashEntry)，相当于把一个 HashMap 分成多个段，每段分配一把锁，这样支持多线程访问。锁粒度：基于 Segment，包含多个 HashEntry。
②JDK 1.8 中使用 CAS(无锁算法) + synchronized + Node + 红黑树。锁粒度：Node(首结点)(实现 Map.Entry<K,V>)。锁粒度降低了。

二十、HashTable和ConcurrentHashMap的锁机制(重点)

1️⃣HashTable中的锁机制

HashTab是使用Synchronized来实现线程安全的，是使用一把锁锁住整个链表结构，效率非常低。当有一个线程访问同步方法的时候，其他线程是访问不了的，其他线程可能会被阻塞或者进入轮询状态。如果有一个线程正在执行put()操作的时候，其他线程是不可以进行put()操作的，也不可以进行get()操作，并发线程越多，竞争越激烈，效率越低下。

2️⃣ConcurrentHashMap中的锁机制
①ConcurrentHashMap在JDK1.7中的分段锁机制：
对整个数组进行分段(每段都是由若干个hashEntry对象组成的链表)，每个分段都有一个Segment分段锁(继承ReentrantLock分段锁)，每个Segment分段锁只会锁住它锁守护的那一段数据，多线程访问不同数据段的数据，就不会存在竞争，从而提高了并发的访问率。

②ConcurrentHashMap在JDK1.8中的锁机制：
ConcurrentHashMap在JDK1.8中采用Node+CAS+Synchronized实现线程安全，取消了segment分段锁，直接使用Table数组存储键值对（与1.8中的HashMap一样），主要是使用Synchronized+CAS的方法来进行并发控制。在put()的时候如果CAS失败就说明存在竞争，会进行自旋。

二十一、ConcurrentHashMap的get()需要加锁吗？

不需要，get操作可以无锁是由于Node的元素val和指针next是用volatile修饰的，在多线程环境下线程A修改结点的val或者新增节点的时候是对线程B可见的。

二十二、ConcurrentHashMap中的key和value可以为null吗？为什么？

不可以，因为源码中进行put()操作的时候，如果key为null或者value为null，会抛出NullPointerException空指针异常。为什么这样设计呢？

如果ConcurrentHashMap中存在一个key对应的value是null，那么当调用map.get(key)的时候，必然会返回null，那么这个null就有两个意思：
① 这个key从来没有在map中映射过，也就是不存在这个key
②这个key是真实存在的，只是在设置key的value值的时候，设置为null了

这个二义性在非线程安全的HashMap中可以通过map.containsKey(key)来判断，如果返回true，说明key存在只是对应的value值为空。如果返回false，说明这个key没有在map中映射过。这样是为什么HashMap可以允许键值为null的原因，但是ConcurrentHashMap只用这个判断是判断不了二义性的。为什么ConcurrentHashMap判断不了呢？

此时如果有A、B两个线程，A线程调用ConcurrentHashMap.get(key)返回null，但是不知道这个null是因为key没有在map中映射还是本身存的value值就是null。假设有一个key没有在map中映射过，也就是map中不存在这个key，此时调用ConcurrentHashMap.containsKey(key)去做一个判断，期望的返回结果是false。但是恰好在A线程get(key)之后，调用constainsKey(key)之前B线程执行了ConcurrentHashMap.put(key,null)，那么当A线程执行完containsKey(key)之后得到的结果是true，与预期的结果就不相符了。

至于ConcurrentHashMap中的key为什么也不能为null的问题，ConcurrentHashMap的作者Doug Lea认为map中允许键值为null是一种不合理的设计，HashMap虽然可以判断二义性，但是Doug Lea仍然觉得这样设计是不合理的。

二十三、只有 HashMap 可操作 null

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class mapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap();
        map.put(null, null);
        map.get(null);
        map.remove(null);
        Map table = new Hashtable();
//        table.put(null, "value");//NPE
//        table.put("key",null);//NPE
//        table.get(null);//NPE
//        table.remove(null);//NPE
        ConcurrentHashMap cm = new ConcurrentHashMap();
//        cm.put(null, "value");//NPE
//        cm.put("key", null);//NPE
//        cm.get(null);//NPE
//        cm.remove(null);//NPE
    }
}

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