HashMap VS HashTable

HashMap VS HashTable


	相同點：
		1>都是Map的子類。
		2>都是基於Entry數組實現的。
		
	不同點：
		1>HashMap多線程下是不安全的，HashTable是線程安全的。
		2>HashMap的key和value都允許爲null，HashTable的key和value都不允許爲null(key或value爲null時會拋出空指針異常)。
		3>HashMap的默認容量是16，擴容後的容量是之前的2倍；HashTable的默認容量是11，擴容後的容量是之前的2倍+1。
		4>獲取bucket的方式不同：
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			HashTable獲取數組下標的方式：取模法
			代碼：
				int hash = hash(key);
				int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
			說明：
				1)根據key獲得一個hashValue[注:hashValue=hash(key)&0x7FFFFFFF]，然後用hashValue對數組的長度取模得到數組的下標，即：hashValue%length
				2)取模法基本能保證元素在哈希表中散列的比較均勻，但是取模會用到除法運算，效率很低。

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			HashMap獲取數組下標的方式：按位與
			代碼：
				int hash = hash(key);
				int i = indexFor(hash, table.length);
				static int indexFor(int h, int length) {
					return h & (length-1);
				}
			說明：
				1)根據key獲得一個hashValue[注:hashValue=hash(key)]，然後用hashValue對length-1進行按位與運算得到數組的下標，即：hashValue&(length-1)
				2)數組的length必須是2的整數次冪，原因如下：
					第一：若length是2的整數次冪，則hashValue&(length-1)等價於hashValue%length，那麼hashValue&(length-1)同樣也實現了均勻散列，但是(位運算)效率會更高。
						1>歸納：
							2^1 -1 = 0000 0001 
							2^2 -1 = 0000 0011 
							2^3 -1 = 0000 0111 
							2^n -1 = 0000 (n個1) 
						2>舉例：
							若：hashValue=29，length=16
							則：hashValue & (length -1)  ==>  29 & (2^4-1)  ==>  00011101 & 00001111 = 00001101 ==>  13  ==>  0<= hashValue & (length -1) <=length -1
								hashValue % length		 ==>  29 % 16		==>	 13										 ==>  0<= hashValue % length <=length -1
							故：hashValue & (length -1) == hashValue % length
						3>結論：當length=2^n時，hashValue & (length -1) == hashValue % length，且二者的結果範圍都是：0到length-1之間的整數。
				  
					第二：若length爲奇數，則length-1爲偶數，偶數(二進制)的最後一位是0，從而導致hashValue&(length-1)的最後一位永遠爲0，
						  即：hashValue&(length-1)的結果永遠爲偶數，最終導致數組中下標爲奇數的空間全部被浪費掉。
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HashMap在jdk8中的優化：
	數據結構：
		jdk7：數組+鏈表
		jdk8：數組+鏈表+紅黑樹
	
	鏈表插入新節點的方式：
		jdk7：新節點添加到頭部
		jdk8：新節點添加到尾部
		
	擴容：
		jdk7：初始容量16，容量到達閾值後進行擴容，每次擴容後，容量變爲之前的2倍。
		jdk8：
			初始容量16，容量到達閾值後進行擴容，每次擴容後，容量變爲之前的2倍。
			當鏈表長度大於等於8且當前容量還沒達到最小樹化容量(64)時，會進行擴容以減少衝突。這個邏輯在樹化方法中：java.util.HashMap#treeifyBin
		說明：
			剛開始時HashMap的容量較小，故哈希碰撞的機率會比較大一些，即出現長鏈表的可能性會稍微大一些。
			因爲容量較小而產生的長鏈表，我們應該優先選擇擴容來降低衝突，而不是樹化。
			(eg：可能存在多個長鏈表，一次擴容可以同時降低這些鏈表的長度，若選擇樹化來降低衝突，則需要操作n次)
				
	jdk8的樹化(將鏈表轉化爲紅黑樹)和去樹化：
		當容量超過最小樹化容量(64)時，如果存在鏈表長度大於等於樹化閾值(8)時就會樹化，故最壞的情況下的查找時間複雜度爲O(logN)。jdk7最壞的情況下會遍歷整個鏈表，時間複雜度爲O(N)。
		擴容的時候，若發現紅黑樹中節點的數量小於等於去樹化閾值(6)時，會將紅黑樹轉換爲鏈表。
			說明：
				若將去樹化的閾值也設計爲7，則當一個HashMap不停的 插入元素，再刪除元素 時就會導致不斷地進行樹化和去樹化的操作，導致效率降低。
				TreeNodes佔用的空間是普通Node的兩倍，這樣設計是爲了追求時間和空間的平衡。
		
	線程安全：
		jdk7：
			線程不安全，多個線程同時擴容時，可能會生成循環鏈表，導致cpu飆高。
		jdk8：
			線程不安全，不會生成循環鏈表，但是put操作時存在丟失數據的情況。
			


TreeMap
	數據結構：基於紅黑樹實現。
	特點：鍵值對默認根據key升序排序，也可以自己定義比較器。