HashMap和Hashtable的區別
HashMap和Hashtable都實現了Map接口，但決定用哪一個之前先要弄清楚它們之間的分別。主要的區別有：線程安全性，同步(synchronization)，以及速度。
- HashMap幾乎可以等價於Hashtable，除了HashMap是非synchronized的，並可以接受null(HashMap可以接受爲null的鍵值(key)和值(value)，而Hashtable則不行)。
- HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，這意味着Hashtable是線程安全的，多個線程可以共享一個Hashtable；而如果沒有正確的同步的話，多個線程是不能共享HashMap的。Java 5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的擴展性更好。
- 另一個區別是HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以當有其它線程改變了HashMap的結構（增加或者移除元素），將會拋出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素則不會拋出ConcurrentModificationException異常。但這並不是一個一定發生的行爲，要看JVM。這條同樣也是Enumeration和Iterator的區別。
- 由於Hashtable是線程安全的也是synchronized，所以在單線程環境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步，只需要單一線程，那麼使用HashMap性能要好過Hashtable。
- HashMap不能保證隨着時間的推移Map中的元素次序是不變的。
要注意的一些重要術語：
1) sychronized意味着在一次僅有一個線程能夠更改Hashtable。就是說任何線程要更新Hashtable時要首先獲得同步鎖，其它線程要等到同步鎖被釋放之後才能再次獲得同步鎖更新Hashtable。
2) Fail-safe和iterator迭代器相關。如果某個集合對象創建了Iterator或者ListIterator，然後其它的線程試圖“結構上”更改集合對象，將會拋出ConcurrentModificationException異常。但其它線程可以通過set()方法更改集合對象是允許的，因爲這並沒有從“結構上”更改集合。但是假如已經從結構上進行了更改，再調用set()方法，將會拋出IllegalArgumentException異常。
3) 結構上的更改指的是刪除或者插入一個元素，這樣會影響到map的結構。
我們能否讓HashMap同步？
HashMap可以通過下面的語句進行同步：
Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap);
結論
Hashtable和HashMap有幾個主要的不同：線程安全以及速度。僅在你需要完全的線程安全的時候使用Hashtable，而如果你使用Java 5或以上的話，請使用ConcurrentHashMap吧。
HashMap和ConcurrentHashMap分享
大家一看到這兩個類就能想到HashMap不是線程安全的，ConcurrentHashMap是線程安全的。除了這些，還知道什麼呢？
先看一下簡單的類圖：
從類圖中可以看出來在存儲結構中ConcurrentHashMap比HashMap多出了一個類Segment，而Segment是一個可重入鎖。
ConcurrentHashMap是使用了鎖分段技術技術來保證線程安全的。
鎖分段技術：首先將數據分成一段一段的存儲，然後給每一段數據配一把鎖，當一個線程佔用鎖訪問其中一個段數據的時候，其他段的數據也能被其他線程訪問。
屬性說明：
我們會發現HashMap和Segment裏的屬性值基本是一樣的，因爲Segment的本質上就是一個加鎖的HashMap，下面是每個屬性的意義：
table：數據存儲區
size,count: 已存數據的大小
threshold：table需要擴容的臨界值，等於table的大小*loadFactor
loadFactor: 裝載因子
modCount: table結構別修改的次數
hash算法和table數組長度：
仔細閱讀HashMap的構造方法的話，會發現他做了一個操作保證table數組的大小是2的n次方。
如果使用new HashMap(10)新建一個HashMap，你會發現這個HashMap中table數組實際的大小是16，並不是10.
爲什麼要這麼做呢？這就要從HashMap裏的hash和indexFor方法開始說了。
- static int hash(int h) {
- // This function ensures that hashCodes that differ only by
- // constant multiples at each bit position have a bounded
- // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
- h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
- return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
- }
- /**
- * Returns index for hash code h.
- */
- static int indexFor(int h, int length) {
- return h & (length-1);
- }
- int hash = hash(key.hashCode());
- int i = indexFor(hash, table.length);
HashMap裏的put和get方法都使用了這兩個方法將key散列到table數組上去。
indexFor方法是通過hash值和table數組的長度-1進行於操作，來確定具體的位置。
爲什麼要減1呢？因爲數組的長度是2的n次方，減1以後就變成低位的二進制碼都是1，和hash值做與運算的話，就能得到一個小於數組長度的數了。
那爲什麼對hashCode還要做一次hash操作呢？因爲如果不做hash操作的話，只有低位的值參與了hash的運算，而高位的值沒有參加運算。hash方法是讓高位的數字也參加hash運算。
假如：數組的長度是16 我們會發現hashcode爲5和53的散列到同一個位置.
hashcode:53 00000000 00000000 00000000 00110101
hashcode:5 00000000 00000000 00000000 00000101
length-1:15 00000000 00000000 00000000 00001111
只要hashcode值的最後4位是一樣的，那麼他們就會散列到同一個位置。
hash方法是通過一些位運算符，讓高位的數值也儘可能的參加到運算中，讓它儘可能的散列到table數組上，減少hash衝突。
ConcurrentHashMap的初始化：
仔細閱讀ConcurrentHashMap的構造方法的話，會發現是由initialCapacity，loadFactor, concurrencyLevel幾個參數來初始化segments數組的。
segmentShift和segmentMask是在定位segment時的哈希算法裏需要使用的，讓其能夠儘可能的散列開。
initialCapacity：ConcurrentHashMap的初始大小
loadFactor：裝載因子
concurrencyLevel：預想的併發級別,爲了能夠更好的hash，也保證了concurrencyLevel的值是2的n次方
segements數組的大小爲concurrencyLevel，每個Segement內table的大小爲initialCapacity/ concurrencyLevel
ConcurrentHashMap的put和get
- int hash = hash(key.hashCode());
- return segmentFor(hash).get(key, hash);
可以發現ConcurrentHashMap通過一次hash，兩次定位來找到具體的值的。
先通過segmentFor方法定位到具體的Segment，再在Segment內部定位到具體的HashEntry，而第二次在Segment內部定位的時候是加鎖的。
ConcurrentHashMap的hash算法比HashMap的hash算法更復雜，應該是想讓他能夠更好的散列到數組上，減少hash衝突。
HashMap和Segment裏modCount的區別：
modCount都是記錄table結構被修改的次數，但是對這個次數的處理上，HashMap和Segment是不一樣的。
HashMap在遍歷數據的時候，會判斷modCount是否被修改了，如果被修改的話會拋出ConcurrentModificationException異常。
Segment的modCount在ConcurrentHashMap的containsValue、isEmpty、size方法中用到，ConcurrentHashMap先在不加鎖的情況下去做這些計算，如果發現有Segment的modCount被修改了，會再重新獲取鎖計算。
HashMap和ConcurrentHashMap的區別：
如果仔細閱讀他們的源碼，就會發現HashMap是允許插入key和value是null的數據的，而ConcurrentHashMap是不允許key和value是null的。這個是爲什麼呢？ConcurrentHashMap的作者是這麼說的：
The main reason that nulls aren't allowed in ConcurrentMaps (ConcurrentHashMaps, ConcurrentSkipListMaps) is that ambiguities that may be just barely tolerable in non-concurrent maps can't be accommodated. The main one is that if map.get(key) returns null, you
can't detect whether the key explicitly maps to null vs the key isn't mapped. In a non-concurrent map, you can check this via map.contains(key), but in a concurrent one, the map might have changed between calls.
爲什麼重寫了equals方法就必須重寫hashCode方法呢？
絕大多數人都知道如果要把一個對象當作key使用的話，就需要重寫equals方法。重寫了equals方法的話，就必須重寫hashCode方法，否則會出現不正確的結果。那麼爲什麼不重寫hashCode方法就會出現不正確結果了呢？這個問題只要仔細閱讀一下HashMap的put方法，看看它是如何確定一個key是否已存在的就明白了。關鍵代碼：
- int hash = hash(key.hashCode());
- int i = indexFor(hash, table.length);
- for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
- 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;
- }
- }
首先通過key的hashCode來確定具體散列到table的位置，如果這個位置已經有值的話，再通過equals方法判斷key是否相等。
如果只重寫equals方法而不重寫hashCode方法的話，即使這兩個對象通過equals方法判斷是相等的，但是因爲沒有重寫hashCode方法，他們的hashCode是不一樣的，這樣就會被散列到不同的位置去，變成錯誤的結果了。所以hashCode和equals方法必須一起重寫。
TreeMap
TreeMap 是一個有序的key-value集合，它是通過紅黑樹實現的。
TreeMap 繼承於AbstractMap，所以它是一個Map，即一個key-value集合。
TreeMap 實現了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的導航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 實現了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 實現了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
TreeMap基於紅黑樹（Red-Black tree）實現。該映射根據其鍵的自然順序進行排序，或者根據創建映射時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的時間複雜度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。
