HashMap的面试题
目录
1、底层数据结构 1.7和1.8有何不同
2、为什么用红黑树，为何不一上来就树化，树化阈值为何是8，何时会树化，何时会退化为链表
3、索引如何计算？hashCode都有了，为何还要提供hash()方法？数组容量为何是2的n次幂
4、HashMap的put方法流程 1.7和1.8有何不同
5、加载因子为何默认是0.75
6、多线程下操作HashMap（线程不安全的）会有什么问题
7、key是否能为null，作为key的对象有什么要求？
8、String对象的hashCode()如何设计的，为啥每次乘的是31
1、底层数据结构 1.7和1.8有何不同
1.7 数组+链表
1.8 数组+链表+红黑树
2、为什么用红黑树，为何不一上来就树化，树化阈值为何是8，何时会树化，何时会退化为链表
① 红黑树是用来避免DOS攻击，防止链表超长时性能下降，树化应该是偶然情况 1.hash表的查询，时间复杂度是O(1),而红黑树的查找，时间复杂度是O(log2（n）),并且树化占用的空间也普遍比链表大，如非必要，尽量还是使用链表 2.hash值如果只够水机，则在hash表内按照泊松分布，在负载因子是0.75的情况下，长度超过8的链表出现的概率是0.00000006，选择8就是为了让树化的几率足够小
② 树化的两个条件 链表长度大于8 数组容量大于等于64
③ 退化链表的两种情况 1.在扩容的时候，如果拆分树时，树元素个数<=6 则会退化链表（如果是7的话，会频繁进行红黑树和链表的转换，影响性能，所以退了一位，使得不那么容易变回红黑树） 2.remove树结点的时候，如果root，root.left,root.right,root.left.left有一个为null，也会退化为链表
3、索引如何计算？hashCode都有了，为何还要提供hash()方法？数组容量为何是2的n次幂
① 首先计算对象的hashCode(),在调用HashMap的hash()方法进行二次哈希，最后 &（capacity-1）得到索引
// key就是hashCode()的值public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}//hash(key) 是进行二次哈希static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}// n是capacity 数组容量 hahs是二次哈希得到的值p = tab[i = (n - 1) & hash]② 二次哈希 hash() 是为了综合高位数据，让哈希分布更均匀,防止哈希冲突，使得计算索引的时候，出现相同的概率降低防止出现链表过长的情况
1. HashMap容量较小而hash值比较大的时候，哈希冲突容易变多2. 假设容量为16，那么二进制（0000 1111）进行按位与操作，hash值的高28位不会参与（因为0000 1111前的28位都是0，32位，其中4位符号），所以哈希冲突就会变多3. 进行右移获取的hash值就会让二进制的高位尽可能多地参与按位与操作，从而减少哈希冲突
③ 计算索引的时候 如果是2的n次幂
好处
1.可以使用位运算代替求模运行
（求索引位置是 hash&容量 变成（容量-1）& hash）， 因为 &的效率是大于/
2.扩容的时候hash& oldCap == 0 元素就留在原来位置
否则新位置= 旧位置 + oldCap
//扩容的方法中 resize()中 每次都判断
if (oldTab != null) {for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {else { // preserve order //维持排序Node loHead = null, loTail = null;Node hiHead = null, hiTail = null;Node next;do {next = e.next;//判断hash& oldCap == 0if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}//否则else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);//hash& oldCap == 0 loTail 不等于空//保持原来位置if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}//否则hiTail 不等于空 新位置 = 原来位置+oldCap（原来的容量）if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}} 缺点
当例如都是偶数的时候，在如何摸容量 都索引位置都不是奇数，造成哈希表分布性不好
因此 如果追求性能就使用2的n次幂 如果追求哈希表的分布性就使用质数容量
①②③都是配合容量为2的n次幂的优化手段，但是并不能说那种设计更优，应该是设计者综合了各种因素，最终选择了2的n次幂作为容量（HashTable就是不是2的n次幂 扩容长度原来二倍+1）
4、HashMap的put方法流程 1.7和1.8有何不同
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HashMap是懒惰创建数组的，首次使用put方法才创建数组（创建对象的时候数组是为空的）
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计算索引（桶下标）
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如果桶的下标还没人占用，创建Node占位返回
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如果桶下标已经有人占用了
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已经是红黑树走红黑树的添加或者更新逻辑
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普通的链表，走链表的添加或者更新逻辑，如果链表长度超过树化的阈值（8） ，数组容量大于等于64就进行树化逻辑
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其中添加和更新逻辑，是看equals是否相等，相等就是更新逻辑，不相等就是添加逻辑
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返回前检查容量是否超过阈值（容量*0.75），一旦超过进行扩容
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不同
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链表的插入节点，1.7是头插法，1.8是尾插法
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1.7是大于等于阈值且没有空位（就是计算的索引位置有元素）的时候才扩容，而1.8是大于阈值就扩容
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1.8扩容计算Node索引的时候，会优化
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5、加载因子为何默认是0.75
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在空间占用与查询时间之间取得较好的权衡
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大于这个值，空间节省了，但是链表长度就会比较长影响性能
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小于这个值，冲突减少了，但是扩容就会更加频繁，空间占用多
6、多线程下操作HashMap（线程不安全的）会有什么问题
①扩容死链（1.7）
多线程的情况会出现这种死链的情况
数组是固定长度，链表太长就需要扩充数组长度进行rehash减少链表长度。如果两个线程同时触发扩容，在移动节点时会导致一个链表中的2个节点相互引用，从而生成环链表
②数据错乱（1.7 1.8）
当进行添加的时候
线程1添加 a 取得索引为1 线程2添加1 取得索引也为1
例如线程1 进入到630行 执行为null，准备执行631的时候
线程2 进入630行执行也为null 执行631行，结束后 数组索引为1的位置元素为1
然后线程1这个时候已经if 判断完毕了，也执行631行，这个时候就将a放入到数组索引为1的位置
最终出现数据的丢失问题
7、key是否能为null，作为key的对象有什么要求？
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HashMap的key可以为null，但是Map的其他实现则不然，会出现空指针异常
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作为key对象，必须实现hashCode和equals ，并且key的内容不能修改（不可变）
否则修改后hashCode改变了，索引位置改变了,就会出现不同的情况
8、String对象的hashCode()如何设计的，为啥每次乘的是31
public int hashCode() {int var1 = this.hash;if (var1 == 0 && this.value.length > 0) {char[] var2 = this.value;for(int var3 = 0; var3 < this.value.length; ++var3) {var1 = 31 * var1 + var2[var3];}this.hash = var1;}return var1;}