【面经总结】Java集合 - Map

Map 概述

Map 架构

HashMap

要点

1. 以 散列(哈希表) 方式存储键值对，访问速度快
2. 没有顺序性
3. 允许使用空值和空键
4. 有两个影响其性能的参数：初始容量和负载因子。
   1. 初始容量：哈希表创建时的容量
   2. 负载因子：其容量自动扩容之前被允许的最大饱和量
5. 不是线程安全的

Java7

数据结构

实现机制：**数组 + 链表，**通过链表解决哈希冲突。

1. table：存储 K-V 的数组
2. size：容量，初始为 16
3. loadFactor：负载因子，默认为 0.75（元素个数超过容量的 75％ 会触发自动扩容，扩容为原始的 2 倍）

获取元素 get

1. 通过 key 的哈希计算存储位置
2. 遍历链表

计算 hash 方式：高16位不变，低16位和高16位做异或

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

计算下标的时候，是使用 & 位操作，而非求余

(n - 1) & hash

优点：能使用32位计算哈希，避免因为高位没有参与下标的计算而碰撞

添加元素 put

1. 通过 key 的哈希计算存储位置
2. 查找 key 是否存在
   1. 存在：覆盖 Value
   2. 不存在：放到桶里 or 插入链表（头插法）

删除元素 remove

找到指定数据并修改链表引用

Java8

• 实现机制：数组 + 链表 + 红黑树
• 当容量达到 64 ，且元素达到 8 个时会将链表转为红黑树
• 将链表插入方式改为尾插法（解决循环链表）

链表查询复杂度取决于链表长度，为 O(n)。为了降低开销，Java8 中当容量达到 64，且元素达到 8 个时会转为红黑树，降低复杂度为 O(logN)

Java7 使用 Entry 表示数据节点，Java8 使用 Node 和 TreeNode。

LinkedHashMap

在 HashMap 的基础上，维护一个双向链表，实现插入顺序

TreeMap

1. 实现机制：红黑树
2. 有序（默认为升序）
3. Key 需要定义比较逻辑
   1. 实现 Comparable 接口
   2. 重写 compareTo() 方法