Java集合框架之Map
Map是一种键值映射关系集合，Map集合中的键必须是唯一的不能重复的。Map包含很多的实现类，但在日常开发中常用的有HashMap，HashTable，ConcurrentHashMap。
一、HashMap
HashMap是一个允许存入空值空键、线程非安全的Map集合，它底层的数据结构是一个哈希表（数组+链表）。
HashMap添加元素：①计算元素key的hash值。②根据元素key的hash值对数组长度取余获取数组下标。③遍历数组下标对应的链表，通过equals方法判断元素key是否相等。④如果遍历过程中存在key相等，则进行value的替换并返回旧的value；如果该条链表中不存在要添加的key，则将要添加的元素添加到链表尾部并返回该元素中的value。
HashMap的node节点设计：是HashMap的一个静态内部类。
HashMap默认的数组长度是16，加载因子是0.75，扩容因子是2。当创建HashMap时指定了一个数组长度时，实际创建出来的HashMap数组长度为大于等于且距离指定值最近的一个2的次方数。如：指定值为6，则实际值为8；指定值为32，则实际值为32。
为了保证添加和读取元素的效率，链表不宜过长，所以当元素个数达到阈值后添加元素需要扩容。
阈值：16*0.75=12
当添加第13个元素时进行扩容，扩容后的数组大小：16*2=32
扩容：将原哈希表中的每个元素上述添加思想添加到新的哈希表中。
通过上面描述我们能得出一个结论：HashMap的数组长度时2的次方数。
那么为什么是2的次方数呢？原因在于JDK的开发者处于对HashMap的操作效率的考虑，在元素中key对数组长度取余计算数组下标时并没有采用取余（%）符号，而是采用了与（&）符号。
要想（length - 1）& hash == hash % length 则需要length为2的次方数。
二、ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是一个不允许空键但允许空值、线程安全的Map集合。它底层的数据结构是一个哈希表数组，数组的每个元素都是一个哈希表。
ConcurrentHashMap使用锁分段技术实现线程安全，对桶数组的每个元素哈希表进行加锁，如果多个写操作分布在不同的桶中执行，那么它们是可以并发执行的。
ConcurrentHashMap桶数组长度为16，哈希表默认情况下与HashMap相同，扩容原理也一样，只是桶数组的大小保持不变。
ConcurrentHashMap的Node节点设计：它是ConcurrentHashMap的静态内部类。
ConcurrentHashMap添加元素：①计算元素key的hash值。②hash值对桶数组长度取余计算桶数组下标。③对该桶进行加锁。④对hash值对哈希表数组长度进行取余，和HashMap一样添加元素。⑤释放锁并返回旧值或新值。
ConcurrentHashMap获取元素：①计算元素key的hash值。②hash值对桶数组长度取余计算桶数组下标。③hash值对哈希表数组长度进行取余计算链表数组下标。④遍历链表，通过equals方法判断该元素是否存在。如果存在，则返回对应value；不存在，则返回null。
ConcurrentHashMap的get方法并没有加锁，原因在于①ConcurrentHashMap是基于happens-before先行原则，即写先于读。对同一元素的读和写操作，读会在写操作之后执行。②通过Node的设计，我们可以看出val是被volatile修饰的，即当val值发生改变时，线程会从主存中重新读取数据并写入当前线程的缓存中。
