003-jdk-数据结构-HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap、TreeMap、LinkedHashMap、Set

一、Map概述

　　Map：“键值”对映射的抽象接口。该映射不包括重复的键，一个键对应一个值。

1.1、HashTable【不常用】

　　基于“拉链法”实现的散列表。

　　底层数组+链表实现，无论key还是value都不能为null，线程安全，实现线程安全的方式是在修改数据时锁住整个HashTable，效率低，ConcurrentHashMap做了相关优化　　

　　初始size为11，扩容：newsize = olesize*2+1

　　计算index的方法：index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

1.2、HashMap和ConcurrentHashMap【推荐常用】

　　参看：020-并发编程-java.util.concurrent之-jdk6/7/8中ConcurrentHashMap、HashMap分析

1.3、HashMap和HashTable有什么区别

　　1、HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的。

　　2、HashMap的键和值都允许有null值存在，而HashTable则不行。

　　3、因为线程安全的问题，HashMap效率比HashTable的要高。

1.4、HashTable、Collections.synchronizedMap()、 ConcurrentHashMap线程同步上有什么区别，如何线程安全的使用 HashMap

　　Hashtable源码中是使用 synchronized 来保证线程安全的　　

　　Collections.synchronizedMap()

　　　　源码，synchronizedMap()的实现

// synchronizedMap方法
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
       return new SynchronizedMap<>(m);
   }
// SynchronizedMap类
private static class SynchronizedMap<K,V>
       implements Map<K,V>, Serializable {
       private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;

       private final Map<K,V> m;     // Backing Map
       final Object      mutex;        // Object on which to synchronize

       SynchronizedMap(Map<K,V> m) {
           this.m = Objects.requireNonNull(m);
           mutex = this;
       }

       SynchronizedMap(Map<K,V> m, Object mutex) {
           this.m = m;
           this.mutex = mutex;
       }

       public int size() {
           synchronized (mutex) {return m.size();}
       }
       public boolean isEmpty() {
           synchronized (mutex) {return m.isEmpty();}
       }
       public boolean containsKey(Object key) {
           synchronized (mutex) {return m.containsKey(key);}
       }
       public boolean containsValue(Object value) {
           synchronized (mutex) {return m.containsValue(value);}
       }
       public V get(Object key) {
           synchronized (mutex) {return m.get(key);}
       }

       public V put(K key, V value) {
           synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}
       }
       public V remove(Object key) {
           synchronized (mutex) {return m.remove(key);}
       }
       // 省略其他方法
}

　　从源码中可以看出调用 synchronizedMap() 方法后会返回一个 SynchronizedMap 类的对象，而在 SynchronizedMap 类中使用了 synchronized 同步关键字来保证对 Map 的操作是线程安全的。

　　ConcurrentHashMap 在JDK7 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承 ReentrantLock 来进行加锁，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment，这样只要保证每个 Segment 是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。

　　ConcurrentHashMap 在JDK8 CHM 摒弃了 Segment（锁段）的概念，而是启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。

　　ConcurrentHashMap性能是明显优于Hashtable和SynchronizedMap

1.5、TreeMap

　　支持对键有序地遍历，使用时建议先用HashMap增加和删除成员，最后从HashMap生成TreeMap；附加实现了SortedMap接口，支持子Map等要求顺序的操作

        Map hashMap = new HashMap<String, String>();
        TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<String, String>(hashMap);

1.6、LinkedHashMap

　　简图

　　　　

　　跟HashMap一样，它也是提供了key-value的存储方式，并提供了put和get方法来进行数据存取。

　　LinkedHashMap继承了HashMap，所以它们有很多相似的地方。

　　把accessOrder设置为false，这就跟存储的顺序有关了，LinkedHashMap存储数据是有序的，而且分为两种：插入顺序和访问顺序。

1.6.1、HashMap与LinkedHashMap的结构对比

　　LinkedHashMap其实就是可以看成HashMap的基础上，多了一个双向链表来维持顺序。

　　        

1.6.2、小结

　　LinkedHashMap是继承于HashMap，是基于HashMap和双向链表来实现的。

　　HashMap无序；LinkedHashMap有序，可分为插入顺序和访问顺序两种。如果是访问顺序，那put和get操作已存在的Entry时，都会把Entry移动到双向链表的表尾(其实是先删除再插入)。

　　LinkedHashMap存取数据，还是跟HashMap一样使用的Entry[]的方式，双向链表只是为了保证顺序。

　　LinkedHashMap是线程不安全的。

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二、Set

　　Set与List的区别在于，Set中存储的元素是经过了去重的（即如果a.equals(b)，则Set中只可能存在一个）。

　　Set的典型实现是HashSet，其主要方法add，remove，contains，均是通过内置的HashMap来进行实现的。

　　比如add方法，本质上是调用了HashMap的put方法，以传入的object为Key，并以dummy value（private static final Object PRESENT = new Object();)为Value。

　　remove方法，也是在内部调用了HashMap的remove方法，将传入的object作为key，从而对HashSet中保存的object进行删除