Java之HashMap要点

1. hash表容量确定：实例化一个hashMap，其容量设为n，最终hash数组的大小会分配不小于n，最小的2的整数次方的数。这个数的计算方式如下：

// 由于hash表的容量上限为int的最大值，亦即2的32次方，所以将n按16位，做高低分区。
// 对于n的二进制数，最高的为1的位置，向右排，若全为1，这个右侧全1对齐的数加上1，就是hash表的容量。
k = n - 1;
k_1 = k ^ 1;
k_2 = k_1 ^ 2;
k_3 = k_2 ^ 4;
k_4 = k_3 ^ 8;
k_5 = k_4 ^ 16;
//经过上述步骤计算后，得到的k_5就是n的低位全1值，k_5 + 1就是最中的hash表的容量。

2. 为何hash表的物理容量要定为2的幂？2的幂减去1后，得到的二进制数右侧是1对齐的，对于put和get操作时的点位计算，正好可以作为掩码用，方便实施与运算，比取模运算更高效。
3. map总容量大于64，且链表长度大于8时，链表转化为红黑树。因为链表的查询时间复杂度是O(n)，红黑树是平衡二叉查找树，查询时间复杂度为O(log(n)。当红黑树的元素个数小于6时，又会转回链表。
4. 默认负载因子为0.75，兼顾如下两个因素：

• hash碰撞概率：根据泊松分布，当负载因子大于0.75时，hash碰撞的概率会显著升高。

• 内存空间利用率：负载因子越小，碰撞率越低，但是会造成更多的空间浪费，所以，0.75是一个平衡两者的结果。

5. 链表头插法与尾插法：

• 头插法：因为可以直接找到一个链表的头元素O(1)，不需要遍历任何元素，故头插法最高效。若扩容后还同链，元素间的相对顺序会发生翻转。

• 尾插法：因为需要从头遍历一个链表中的所有元素，才能找到其尾元素，然后才能追加新元素，时间复杂度为O(n)，所以，尾插法的效率较低。若扩容后仍同链，元素间的相对顺序不变。

• 并发扩容时：

  0. 设原顺序为：a -> b
  1. 线程1持有元素a，还没来得及做扩容操作，就被挂起了。
  2. 就在此时，线程2顺利的完成了扩容，此时的链表顺序被翻转了：b -> a。
  3. 线程1被唤醒，拿着手里的a继续它的扩容过程，往新链表上以头插法存a，发现b是头元素，就将a的next设为b，环就形成了，此时顺序是a -> b -> a。
     发生hash碰撞的key，entry会放到同一个链表上，发生在此链表上的put、get，都需要遍历此链表，遍历带环的链表产生死循环。

6. hash定位算法实现：

//hashCode是一个int值，一个32位的数。
//把hashCode分为各16位的高低两个区，然后让这两块进行异或运算，名曰“扰动函数”。
//扰动函数的作用，降低碰撞率，均匀，位运算高效。

//由于直接用hashCode同(n - 1)做与运算，只用到了hashCode的低位区，碰撞概率必然增大，进过一次扰动函数计算，能使定位更分散。

7. jdk1.8的优化：

1. put时，1.7先判断是否需要扩容再写入，1.8则是先写入在判断是否需要扩容。
2. 扩容时，1.7将所有元素通通rehash一遍，1.8则是要么原位置安放，要么原容量 + 原索引值安放。
3. 1.7、1.8都不是线程安全的，1.7会形成死循环、数据丢失、数据覆盖，1.8会发生数据覆盖。

8. 链表转红黑树的长度阈值为什么是8，不是16，32甚至是7呢？又为什么红黑树转链表的阈值是6，而不是8呢？

1. 经统计，在hash函数设计合理的情况下，发生hash碰撞8次的几率为百万分之6，从概率看，8够用了。
2. 至于为什么转回来是6，因为如果hash碰撞次数在8附近徘徊，会频繁发生链表和红黑树的转化，为了预防这种情况的发生。