Java面试笔记-基础篇-HashMap

1.HashMap的作用是快速查找元素

2.底层数据结构，1.7与1.8有何不同？
1.7：数组+链表
1.8：数组+（链表/红黑树）

3.为何要用红黑树，为何一上来不树化，树化阈值为何是8，何时会树化，何时会退化为链表？
①红黑树用来避免DoS攻击，防止链表超长时性能下降，树化应当是偶然情况
①hash表的查找，更新的时间复杂度是O(1)，而红黑树的查找，更新的时间复杂度是O(log2n)(2为底)，TreeNode占用空间也比普通Node大，如非必要，尽量还是使用链表
②hash值如果足够随机，则在hash表内按泊松分布，在负载因子0.75的情况下，长度超过8的链表出现概率是0.00000006，选择8就是为了让树化几率足够小
②树化两个条件：链表长度超过树化阈值；数组容量>=64
③退化情况1：在扩容时如果拆分树时，树元素个数<=6则会退化链表
④退化情况2：remove树节点时，若root、root.left、root.right、root.left.left有一个为null，也会退化为链表

4.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计算对象的hashCode()，再进行调用HashMap的hash()方法进行二次哈希，最后&(capacity-1)得到索引
②二次hash()是为了综合高位数据，让哈希分布更为均匀
③计算索引时，如果是2的n次幂可以使用位运算代替取模，效率更高；扩容时hash & oldCap == 0的元素留在原来的位置，否则新位置 = 旧位置 + oldCap
④但①、②、③都是为了配合容量为2的n次幂时的优化手段，例如Hashtable的容量就不是2的n次幂，并不能说哪种设计更优，应该是设计者综合了各种因素，最终选择了使用2的n次幂作为容量

5.介绍下put方法流程，1.7与1.8有何不同？

1. HashMap是懒惰创建数组的，首次使用创建数组
2. 计算索引（桶下标）
3. 如果桶下标还没有人占用，创建Node占位返回
4. 如果桶下标已经有人占用
   4.1 已经是TreeNode走红黑树的添加或更新逻辑
   4.2 是普通Node，走链表的添加或更新逻辑，如果链表长度超过树化阈值，走树化逻辑
5. 返回前检查容量是否超过阈值，一旦超过进行扩容
6. 不同
   ①链表插入节点时，1.7是头插法，而1.8是尾插法
   ②1.7是大于等于阈值且没有空位时才空位时才扩容，而1.8是大于阈值旧扩容
   ③1.8在扩容计算Node索引时，会优化

6.加载因子为何默认是0.75f
①在空间占用与查询时间之间取得较好的平衡
②大于这个值，空间节省了，但链表就会比较长影响性能
③小于这个值，冲突减少了，但扩容就会更加频繁，空间占用多

7.HashMap在多线程下的问题：
①扩容死链（1.7）
②数据错乱（1.7，1.8）

8.key能否为null，作为key的对象有什么要求？
①HashMap的key可以为null，但map的其他实现则不然
②作为key的对象，必须实现hashCode和equals，并且key的内容不能修改（不可变）