1.HashMap中的几个重要变量 static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; //默认初始容量,必须是2的n次方 static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; //最大容量，当通过构造方法传入的容量比它还大时，就用这个最大容量，必须是2的n次方 static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //默认负载因子 transient Entry<K,V>[] table; //用来存储键值对，可以看到键值对都是存储在Entry中的 transient int size; //存放元素的个数 int threshold; //临界值 当实际大小超过临界值时，会进行扩容threshold = 加载因子*容量 final float loadFactor; //加载因子 transient int modCount; //被修改的次数
2.Entry是一个链表结构，不仅包含key和value，还有可以指向下一个的next static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
int hash;
/**
* Creates new entry.
*/
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
value = v;
next = n;
key = k;
hash = h;
}
...
//3.put方法
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);//储存空键
int hash = hash(key);//计算hash值
int i = indexFor(hash, table.length);//计算存储位置
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//遍历hashmap的内部数据
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
//这个for循环，当发生并发，两个线程冲突的时候，这个链表的结构会发生变化：可能两个key互为对方的next元素。此时通过next遍历，会形成死循环。在jdb8中已经不存在了。最好的解决办法是使用concurrenthashmap
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
//首先通过hash方法对hashcode进行处理：
final int hash(Object k) {
int h = 0;
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
//可以看到只是在key的hashcode值上做了一些处理，通过hash计算出来的值将会使用indexFor方法找到它应该所在的table下标：
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
//这个方法其实相当于对table.length取模。
//当需要插入的key为null时，调用putForNullKey方法处理：
private V putForNullKey(V value) {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(0, null, value, 0);
return null;
}
//putForNullKey方法只从table[0]这个位置开始遍历，因为key为null只放在table中的第一个位置，下标为0，在遍历中如果发现已经有key为null了，则替换新value，返回旧value，结束；如果还没有key为null，调用addEntry方法增加一个Entry:
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
//可以看到jdk7中resize的条件已经发生改变了，只有当 size>=threshold并且 table中的那个槽中已经有Entry时，才会发生resize。即有可能虽然size>=threshold，但是必须等到每个槽都至少有一个Entry时，才会扩容。还有注意每次resize都会扩大一倍容量
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
size++;
}
//最后看createEntry，它先保存这个桶中的第一个Entry，创建新的Entry放入第一个位置，将原来的Entry接在后面。这里采用的是头插法插入元素。
4.get方法
//其实get方法和put方法如出一辙，怎么放的怎么拿
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);
return null == entry ? null : entry.getValue();
}
//key为null时，还是去table[0]去取：
private V getForNullKey() {
for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
if (e.key == null)
return e.value;
}
return null;
}
//否则调用getEntry方法：
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}
//这个方法也是通过key的hashcode计算出它应该所在的下标，再遍历这个下标的Entry链，如果key的内存地址相等（即同一个引用）或者equals相等，则说明找到了A、等幂性。不管执行多少次获取Hash值的操作，只要对象不变，那么Hash值是固定的。如果第一次取跟第N次取不一样，那就用起来很麻烦. B、对等性。若两个对象equal方法返回为true，则其hash值也应该是一样的。举例说明：若你将objA作为key存入HashMap中，然后new了一个objB。在你看来objB和objA是一个东西（因为他们equal），但是使用objB到hashMap中却取不出来东西。 C、互异性。若两个对象equal方法返回为false，hash值有可能相同，但最好是不同的，这个不是必须的，只是这样做会提高hash类操作的性能（碰撞几率低）。 解决hash碰撞的方法： hashmap采用的就是链地址法，这种方法好处是无堆积现象，但是next指针会占用额外空间 在jdk8中，仍然会根据key.hashCode()计算出hash值，再通过这个hash值去定位这个key，但是不同的是，当发生冲突时，会采用链表和红黑树两种方法去处理，当结点个数较少时用链表（用Node存储），个数较多时用红黑树（用TreeNode存储），同时结点也不叫Entry了，而是分成了Node和TreeNode。再最坏的情况下，链表查找的时间复杂度为O(n),而红黑树一直是O(logn),这样会提高HashMap的效率。 Put方法也变了，为了防止并发问题。 扩展：为何数组的长度是 2 的 n 次方呢？ 1.这个方法非常巧妙，它通过 h & (table.length -1) 来得到该对象的保存位，而HashMap 底层数组的长度总是 2 的 n 次方，2n-1 得到的二进制数的每个位上的值都为 1，那么与全部为 1 的一个数进行与操作，速度会大大提升。 2.当 length 总是 2 的 n 次方时，h& (length-1)运算等价于对 length 取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。 3.当数组长度为 2 的 n 次幂的时候，不同的 key 算得的 index 相同的几率较小，那么数据在数组上分布就比较均匀，也就是说碰撞的几率小，相对的，查询的时候就不用遍历某个位置上的链表，这样查询效率也就较高了。 HashMap 的扩容机制： 当 HashMap 中的结点个数超过数组大小*loadFactor（加载因子）时，就会进行数组扩容，loadFactor 的默认值为 0.75。也就是说，默认情况下，数组大小为 16，那么当 HashMap中结点个数超过 16*0.75=12 的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，并放进去，而这是一个非常消耗性能的操作。 |
Hashmap和HashTable的异同:
01.两者的默认容量与负载因子有变化
02.hashtable的 容量可以是任意值，而hashmap必须是2的次幂
03.hashtable中在put方法里面不允许值与键为空
04.计算索引的方式不同（indexof函数不同）
05.hashtable大部分方法都加上了sychronied关键字
06.hashtable每次扩容，容量为原来的两倍加2.
使用与获取全局信息的方法并不频繁的时候
01.在 ConcurrentHashMap 中，不允许用 null 作为键和值。
02.ConcurrentHashMap 使用分段锁（减少锁粒度）技术，将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问，能够实现真正的并发访问。
默认情况下分为16个段。
03.当增加一个新的表项，不是全部加锁，会先计算在哪个段，对指定的段加锁。
public V put(K key, V value) {
Segment<K,V> s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key.hashCode());
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
//上面两行用于获取段号
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
s = ensureSegment(j);//得到段，将数据插入到段中
return s.put(key, hash, value, false);
}04.当系统需要取得全局锁，消耗资源就会比较多。比如size()方法：事实上会先使用无锁的方式求和，如果失败，会先获得所有段的锁再去求和。
A线程可以知道b线程的存在
是一个接口并非一个具体实现：
ArrayBlockingQueue的内部元素都放置在一个对象数组中：final Object[] items;
Offer():当队列已经满了，会立即返回false
Put():如果队列满了会一直等待
Pool()：弹出元素，如果为空返回null
Take():弹出元素，如果为空等待到有元素即可。
Take方法：
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await();
return extract();
} finally {
lock.unlock();
}
}
private void insert(E x) {
items[putIndex] = x;
putIndex = inc(putIndex);
++count;
notEmpty.signal();
}Put方法：
public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
insert(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}/**
* Extracts element at current take position, advances, and signals.
* Call only when holding lock.
*/
private E extract() {
final Object[] items = this.items;
E x = this.<E>cast(items[takeIndex]);
items[takeIndex] = null;
takeIndex = inc(takeIndex);
--count;
notFull.signal();
return x;
}两把不同的锁 /** Lock held by take, poll, etc */ private final ReentrantLock takeLock = new ReentrantLock(); /** Wait queue for waiting takes */ private final Condition notEmpty = takeLock.newCondition(); /** Lock held by put, offer, etc */ private final ReentrantLock putLock = new ReentrantLock(); /** Wait queue for waiting puts */ private final Condition notFull = putLock.newCondition();
Take函数
public E take() throws InterruptedException {
E x;
int c = -1;
final AtomicInteger count = this.count;
final ReentrantLock takeLock = this.takeLock;
takeLock.lockInterruptibly();//不能有两个线程同时取数据
try {
while (count.get() == 0) {//如果没有数据，一直等待（因为是lockInterruptibly，可中断）
notEmpty.await();
}
x = dequeue();//取得第一个数据
c = count.getAndDecrement();//数量-1，原子操作，因为会和put同时访问count。
if (c > 1)
notEmpty.signal();//通知其他take操作
} finally {
takeLock.unlock();//释放锁
}
if (c == capacity)
signalNotFull();//通知put操作，已有空余空间
return x;
}
Put函数
public void put(E e) throws InterruptedException {
if (e == null) throw new NullPointerException();
// Note: convention in all put/take/etc is to preset local var
// holding count negative to indicate failure unless set.
int c = -1;
Node<E> node = new Node(e);
final ReentrantLock putLock = this.putLock;
final AtomicInteger count = this.count;
putLock.lockInterruptibly();//上锁不能有两个线程同时进行put函数
try {
/*
* Note that count is used in wait guard even though it is
* not protected by lock. This works because count can
* only decrease at this point (all other puts are shut
* out by lock), and we (or some other waiting put) are
* signalled if it ever changes from capacity. Similarly
* for all other uses of count in other wait guards.
*/
while (count.get() == capacity) {//当队列已经满了以后，等待
notFull.await();
}
enqueue(node);//插入数据
c = count.getAndIncrement();//更新总数
if (c + 1 < capacity)
notFull.signal();//有足够的空间，通知其他线程
} finally {
putLock.unlock();//释放锁
}
if (c == 0)
signalNotEmpty();//释放成功后，通知take函数取数据
}当ArrayList在扩容的时候，内部一致性被破坏，由于没有锁的保护，另外一个线程访问不到不一致的内部状态，导致出现越界问题。
还会出现多个线程同时对同一位置进行赋值。
高并发环境中可以说是最好的队列，也可以看做是一个线程安全的linkedList。
性能很好的读写list，在读写的时候任何时候都不加锁；只有在写写的时候需要同步等待。
当写操作的时候，进行一次自我复制。对原有的数据进行一次复制，将修改的内容写入副本修改完之后，将副本替换原来的数据。
原文：http://blog.51cto.com/qinbin/2055554