3 HashMap面试细节
3.1 两个对象的 hashCode 相同会发生什么？
因为 hashCode 相同，不一定就是相等的（equals方法比较），所以两个对象所在数组的下标相同，"碰撞"就此发生。又因为 HashMap 使用链表存储对象，这个 Node 会存储到链表中。
3.2 你知道 hash 的实现吗？为什么要这样实现？
JDK 1.8 中，是通过 hashCode() 的高 16 位异或低 16 位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度，功效和质量来考虑的，减少系统的开销，也不会造成因为高位没有参与下标的计算，从而引起的碰撞。
3.3 为什么要用异或运算符？
保证了对象的 hashCode 的 32 位值只要有一位发生改变，整个 hash() 返回值就会改变。尽可能的减少碰撞。
3.4 为什么要保证 capacity 是2的次幂呢？
key在tab中索引位置是由（n-1）&hash计算得到的。
如果 n 是2的次幂，所以 n-1 的二进制都是尾端以连续1的形式表示（00001111，00000011），当(n - 1) 和 hash 做与运算时，会保留hash中 后 x 位的 1。
这样做有3个好处：
1.&运算速度快，至少比%取模运算块
2.能保证 索引值 肯定在 capacity 中，不会超出数组长度
3.(n - 1) & hash，当n为2次幂时，会满足一个公式：(n - 1) & hash = hash % n
3.5 capacity 都是 2 次幂，如果我们指定 initialCapacity 不为 2次幂时，是不是就破坏了这个规则？
不会的，HashMap的tableSizeFor方法做了处理，能保证n永远都是2次幂
/** * Returns a power of two size for the given target capacity. */ static final int tableSizeFor(int cap) { //cap-1后，n的二进制最右一位肯定和cap的最右一位不同，即一个为0，一个为1，例如cap=17（00010001），n=cap-1=16（00010000） int n = cap - 1; //n = (00010000 | 00001000) = 00011000 n |= n >>> 1; //n = (00011000 | 00000110) = 00011110 n |= n >>> 2; //n = (00011110 | 00000001) = 00011111 n |= n >>> 4; //n = (00011111 | 00000000) = 00011111 n |= n >>> 8; //n = (00011111 | 00000000) = 00011111 n |= n >>> 16; //n = 00011111 = 31 //n = 31 + 1 = 32, 即最终的cap = 32 = 2 的 (n=5)次方 return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1; }
3.6 链表法导致链表过深问题为什么不用二叉查找树代替，而选择红黑树？为什么不一直使用红黑树？
二叉查找树在特殊情况下会变成一条线性结构，红黑树在插入新数据后可能需要通过左旋，右旋、变色这些操作来保持平衡，引入红黑树就是为了查找数据快，解决链表查询深度的问题，我们知道红黑树属于平衡二叉树，但是为了保持“平衡”是需要付出代价的，所以当长度大于8的时候，会使用红黑树，如果链表长度很短的话，根本不需要引入红黑树，引入反而会慢。
3.7 HashMap，LinkedHashMap，TreeMap 有什么区别？
LinkedHashMap 保存了记录的插入顺序，在用 Iterator 遍历时，先取到的记录肯定是先插入的；遍历比 HashMap 慢；
TreeMap 实现 SortMap 接口，能够把它保存的记录根据键排序（默认按键值升序排序，也可以指定排序的比较器）
3.8 HashMap & TreeMap & LinkedHashMap 使用场景？
HashMap：在 Map 中插入、删除和定位元素时；
TreeMap：在需要按自然顺序或自定义顺序遍历键的情况下；
LinkedHashMap：在需要输出的顺序和输入的顺序相同的情况下。
3.9 HashMap 和 HashTable 有什么区别？
1 HashMap 是线程不安全的，HashTable 是线程安全的；
2 由于线程安全，所以 HashTable 的效率比不上 HashMap；
3 HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null，而 HashTable不允许；
4 HashMap 默认初始化数组的大小为16，HashTable 为 11，前者扩容时，扩大两倍，后者扩大两倍+1；
5 HashMap 需要重新计算 hash 值，而 HashTable 直接使用对象的 hashCode
3.10 ava 中的另一个线程安全的与 HashMap 极其类似的类是什么？同样是线程安全，它与 HashTable 在线程同步上有什么不同？
ConcurrentHashMap 类（是 Java并发包 java.util.concurrent 中提供的一个线程安全且高效的 HashMap 实现）。
HashTable 是使用 synchronize 关键字加锁的原理（就是对对象加锁）；
ConcurrentHashMap：
JDK 1.7 中使用分段锁（ReentrantLock + Segment + HashEntry），相当于把一个 HashMap 分成多个段，每段分配一把锁，这样支持多线程访问。锁粒度：基于 Segment，包含多个 HashEntry。
JDK 1.8 中使用 CAS + synchronized + Node + 红黑树。锁粒度：Node（首结点）（实现 Map.Entry）。锁粒度降低了。
3.11 针对 ConcurrentHashMap 锁机制具体分析（JDK 1.7 VS JDK 1.8）？
JDK 1.7 中，采用分段锁的机制，实现并发的更新操作，底层采用数组+链表的存储结构，包括两个核心静态内部类 Segment 和 HashEntry。
1 Segment 继承 ReentrantLock（重入锁） 用来充当锁的角色，每个 Segment 对象守护每个散列映射表的若干个桶；
2 HashEntry 用来封装映射表的键-值对；
3 每个桶是由若干个 HashEntry 对象链接起来的链表
JDK 1.8 中，采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全。取消类 Segment，直接用 table 数组存储键值对；当 HashEntry 对象组成的链表长度超过 TREEIFY_THRESHOLD 时，链表转换为红黑树，提升性能。底层变更为数组 + 链表 + 红黑树。
3.12 ConcurrentHashMap 在 JDK 1.8 中，为什么要使用内置锁 synchronized 来代替重入锁 ReentrantLock？
1 粒度降低了；
2 JVM 开发团队没有放弃 synchronized，而且基于 JVM 的 synchronized 优化空间更大，更加自然。
3 在大量的数据操作下，对于 JVM 的内存压力，基于 API 的 ReentrantLock 会开销更多的内存。
3.13 ConcurrentHashMap 的并发度是什么？
程序运行时能够同时更新 ConccurentHashMap 且不产生锁竞争的最大线程数。默认为 16，且可以在构造函数中设置。
当用户设置并发度时，ConcurrentHashMap 会使用大于等于该值的最小2幂指数作为实际并发度（假如用户设置并发度为17，实际并发度则为32）
3.14 ConcurrentHashMap 简单介绍
1 重要的常量：
private transient volatile int sizeCtl;
当为负数时，-1 表示正在初始化，-N 表示 N - 1 个线程正在进行扩容；
当为 0 时，表示 table 还没有初始化；
当为其他正数时，表示初始化或者下一次进行扩容的大小。
2 数据结构：
Node 是存储结构的基本单元，继承 HashMap 中的 Entry，用于存储数据；
TreeNode 继承 Node，但是数据结构换成了二叉树结构，是红黑树的存储结构，用于红黑树中存储数据；
TreeBin 是封装 TreeNode 的容器，提供转换红黑树的一些条件和锁的控制。
3 存储对象时（put() 方法）：
如果没有初始化，就调用 initTable() 方法来进行初始化；
如果没有 hash 冲突就直接 CAS 无锁插入；
如果需要扩容，就先进行扩容；
如果存在 hash 冲突，就加锁来保证线程安全，两种情况：一种是链表形式就直接遍历到尾端插入，一种是红黑树就按照红黑树结构插入；
如果该链表的数量大于阀值 8，就要先转换成红黑树的结构
如果添加成功就调用 addCount() 方法统计 size，并且检查是否需要扩容。
4 扩容方法 transfer()：默认容量为 16，扩容时，容量变为原来的两倍。
helpTransfer()：调用多个工作线程一起帮助进行扩容，这样的效率就会更高。
5 获取对象时（get()方法）：
计算 hash 值，定位到该 table 索引位置，如果是首结点符合就返回；
如果遇到扩容时，会调用标记正在扩容结点 ForwardingNode.find() 方法，查找该结点，匹配就返回；
以上都不符合的话，就往下遍历结点，匹配就返回，否则最后就返回 null。
