前置条件：Hash的公式---> index = HashCode（Key） & （Length - 1）
1.数据结构
- java8之前：数组+链表
- java8之后：数组+链表+红黑树
2.如何实现插入值的
hashmap数组每个地方都会保存K-V实例，java7叫Entry，java8叫node，因为本身所有位置都为null，
所以在插入的时候会根据key的hash去计算得到一个index值，比如put（“哈希”，22），插入了“哈希”的元素，这个时候假设会用哈希函数计算出index（图的下标值，具体hashmap在查找数据的时候也是根据前置条件中的公式去算出他的下标）是2，因为数组是有限的，在有限的数组使用哈希本身会存在概率性，比如当插入一个 “希哈” 的时候，通过Hash公式算法就可能算出同一个index值，这个时候就会形成链表，而java7之前链表是头插入，就会造成随后在数组扩容之后出现链表死循环，本文下面会讲到
源码具体方法：
/**
从源码中可以清楚的看到，putVal首先调用了hash（传入的key），根据key算出插入的位置index
参数解析：
key：要存储的key
value：要存储的value
onlyIfAbsent 如果当前位置已存在一个值，是否替换，false是替换，true是不替换
evict 表是否在创建模式，如果为false，则表是在创建模式
**/public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}复制代码3.新的节点entry如何插入
java8之前用的是头插（新来的值会取代原来的值，原有的值推到链表中去，写这个代码的作者认为后面插入的值被查询的概率更大，是为了提高查询效率），java8之后就都是用的都是尾插,java8加入了在数据结构上加入了红黑树
4 为什么后来使用尾插
数组在扩容的时候因其长度与原先不同，则根据哈希公式，算出来的位置也就不同，如果是使用头插，（数据在扩容的时候都是会创建一个新的数组，然后把原数据进行迁移）那么在移动到新建的另一个数组的时候会产生链表指向错误的情况，比如说，在还没扩容之前链表是A→B，那么在扩容之后，链表可能会变成A→C，这个时候如果去取A后面的数据的值，就会出错了，甚至可能会出现环形链表（死循环），造成线程不安全，所以使用头插会改变链表的上的顺序，但是如果使用尾插，在扩容时会保持链表元素原本的顺序，就不会出现链表成环的问题了
5.扩容机制
两个因素：
- Capacity：HashMap当前长度。
- LoadFactor：负载因子，默认值0.75f
/** * The load factor used when none specified in constructor. **/ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;复制代码
当前数组长度*0.75，得出来的值就是需要扩容数组时候的插入的第N个值（A值），当插入的数值超出这个A值的时候，数组就需要进行扩容了，比如（数组长度是10，那么10乘以0.75=7.5），那么在插入第七个值的时候，就要扩容，扩容或新建一个entry空数据，长度是原来数组的两倍，再把原先数组的值全部重新Hash到新的数组里，重新hash的原因是长度不同公式算出来的具体index的位置也会随之不同
6.头插与尾插的区别
- Java7在多线程操作HashMap时可能引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序倒置，在转移过程中修改了原来链表中节点的引用关系。
- Java8在同样的前提下并不会引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序不变，保持之前节点的引用关系。
7.不会出现链表循环是否意味这java8可以运用于多线程
即使不会出现死循环，因其源码get/put并没有加同步锁，很难保证上一秒put的值是下一面get的值，所以线程安全还是无法保证
8.默认初始化大小为啥是16
在java8JDK236行：
/** * The default initial capacity - MUST be a power of two. */static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16复制代码
16是2的次幂，或者可以定义为其他2的次幂，当时2的次幂的时候，length-1的值所有的二进制都是1，这种情况下，通过公式运算出index的结果等于后几位值，只要输入的hashcode本身分布均匀，Hash算法就均匀，比如：
- 2-1的二进制1,
- 4-1的二进制11,
- 8-1的二进制111
2，4, 8 包括源码中定义的16都是2的幂，而在通过（length-1）的情况下计算出来的二级制都是1的情况下，hash出来数都等于hashcode本身的值
9.重写equals方法的时候需要重写hashCode方法
java的所有对象都是继承于object的，equals和hashcode是object类的方法，都是用来比较两个对象是否指向同一个地址的，hashmap的get方法就是用上面前置条件的公式去算出来的，会存在概率性，也就是说会有链表，而当算出来的index相同时，怎么去判断是不是这个想要的对象，用equals，所以要重写hashcode方法，以保证相同的对象返回相同的hash值不同的对象返回不同的hash值，这就可以取到链表中想要获得的那个值了
10.关于线程不安全的问题
首先HashMap是线程不安全的，其主要体现：
- 在jdk1.7中，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据丢失。
- 在jdk1.8中，在多线程环境下，会发生数据覆盖的情况。
11.实现线程安全三种方式
1.使用Collections.synchronizedMap(Map)创建线程安全的map集合
其原理就是在方法里面都加上了synch锁，我们在调用这个方法的时候就需要传入一个Map，可以看到有两个构造器，如果你传入了mutex参数，则将对象排斥锁赋值为传入的对象。
如果没有，则将对象排斥锁赋值为this，即调用synchronizedMap的对象，就是上面的Map。
2.用hashtable实现线程安全，适用多线程情况，但效率不可观，因为在其对数据操作的时候都加上了都加上了一个sync，所以会导致效率低下，CPU消耗大 注意：hashtable的key值不允许为null，而hashmap是可以的，hashtable在赋值空的时候会抛出异常，hashmap做了特殊的处理、 hashtable使用了安全失败机制（fail-safe）如果你使用null值，就会使得其无法判断对应的key是不存在还是为空，因为你无法再调用一次contain(key）来对key是否存在进行判断，ConcurrentHashMap同理
3.使用ConcurrentHashMap实现线程安全 采用了分段锁技术，每当一个线程占用锁访问一个 Segment 时，不会影响到其他的 Segment。 就是说如果容量大小是16他的并发度就是16，可以同时允许16个线程操作16个Segment而且还是线程安全的。 遍历该 HashEntry，如果不为空则判断传入的 key 和当前遍历的 key 是否相等，相等则覆盖旧的 value。/ 不为空则需要新建一个 HashEntry 并加入到 Segment 中，同时会先判断是否需要扩容，最终释放锁 ConcurrentHashMap的put操作：
- 根据 key 计算出 hashcode 。
- 判断是否需要进行初始化。
- 即为当前 key 定位出的 Node，如果为空表示当前位置可以写入数据，利用 CAS 尝试写入， 失败则自旋保证成功。
- 如果当前位置的 hashcode == MOVED == -1,则需要进行扩容。
- 如果都不满足，则利用 synchronized 锁写入数据。
- 如果数量大于 TREEIFY_THRESHOLD 则要转换为红黑树。
12.快速失败fail-fast与安全失败fail-safe
快速失败：遍历数组中的内容，遍历的时候定义一个modCount变量，集合遍历的时候发生变化的modCount也会随之变化，迭代器使用next()检查下一个元素时，会检查modCount与expectmoodConut值是否相等，相等返回，不相等返回concurrentModifilyException异常，即并发修改异常，终止遍历
安全失败：采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历，由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历，所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。 快速失败和安全失败是对迭代器而言的。
快速失败：当在迭代一个集合的时候，如果有另外一个线程在修改这个集合，就会抛出ConcurrentModificationException异常，java.util下都是快速失败。
安全失败：在迭代时候会在集合二层做一个拷贝，所以在修改集合上层元素不会影响下层。在java.util.concurrent下都是安全失败
ArrayList1.数据结构
数组实现的存储
特点：查询效率高，增删效率低，线程不安全。使用频率很高
2.源码构造方法
在定义Array数组的时候，没有调用add方法数组始终都是空的，只有调用add时才默认分配长度为10的初始容量，如果initialCapacity > 0，就创建一个新的长度是initialCapacity的数组，如果initialCapacity == 0，就使用EMPTY_ELEMENTDATA（即一个空对象数组），其他情况，initialCapacity不合法，抛出异常
public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}复制代码源码默认的数组长度：
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;复制代码
3.扩容机制
当个数已经超过数组长度时，会重新定义一个长度为10+10/2（自定义的话增加自定义长度的一半），然后把原数组，原封不动复制到新的数组里
使用add方法是，需要先进行长度校验判断ensureCapacityInternal，如果长度不够是需要进行扩容的，扩容的源码如下：
//检验扩容private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}//add方法public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;
}复制代码指定位置增加时，检验完之后进行数组copy，复制了一个数组，是从index 5的位置开始的，然后把它放在了index 5+1的位置，给我们要新增的元素腾出了位置，然后在index的位置放入元素A就完成了新增的操作了，此方法效率比较低，不建议使用 public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++;复制代码
}
4.ArrayList（int initialCapacity）会不会初始化数组大小？
不会初始化大小，而且将构造函数与initialCapacity结合使用，使用ensureCapacity（）也不起作用，因为它基于elementData数组而不是大小。定义了长度之后，其实是调了ArrayList的空构造方法，空构造默认调用了DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，而这个静态常量是指向一个空数组的，所以进行此工作的唯一方法是在使用构造函数后，根据需要使用add（）多次。
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};transient Object[] elementData;复制代码综上所诉，自定义initcapital只是让让ArrayList有了容纳 initialCapacity个元素的潜力，并不能对其中的“位置”操作，看一下源码就知道，在用set方法的时候，会先检查下标是否大于数组长度，否则就抛出IndexOutOfBoundsException，也即数组越界异常
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;return oldValue;
}//检查插入的地方是否大于长度private void rangeCheck(int index) {if (index >= size)throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}复制代码5.一定不适合做插入操作吗？
看要插入的具体位置，如果是接近尾部，那么用ArrayList来进行数据的插入还是可以考虑的，完全取决于你删除的元素离数组末端有多远，ArrayList拿来作为堆栈来用还是挺合适的，push和pop操作完全不涉及数据移动操作，ArrayList的增加和删除都是找到对应index的位置，直接进行操作，然后再复制一个新的数组copy进去
6.关于线程安全问题
想要考虑线程安全可以使用Vector，Vector的实现很简单，就是把所有的方法统统加上synchronized就完事了。你也可以不使用Vector，用Collections.synchronizedList把一个普通ArrayList包装成一个线程安全版本的数组容器也可以，原理同Vector是一样的，就是给所有的方法套上层synchronized。
