终于，我读懂了所有Java集合——map篇

超、凢脫俗 2023-06-18 08:56 4阅读 0赞

首先，红黑树细节暂时撸不出来，所以没写，承诺年前一定写

#  #

# **HashMap** #

**（底层是数组+链表/红黑树，无序键值对集合，非线程安全）**

![20191201165407280.png][]

**基于哈希表实现，链地址法。**

**loadFactor默认为0.75，threshold（阈）为12，并创建一个大小为16的Entry数组。**

**在遍历时是无序的，如需有序，建议使用TreeMap。**

**采用数组方式存储key、value构成的Entry对象，无容量限制。**

**基于key hash寻找Entry对象存放在数组中的位置，对于hash冲突采用链表/红黑树的方式来解决。**

**HashMap在插入元素时可能会扩大数组的容量，在扩大容量时需要重新计算hash，并复制对象到新的数组中。**

**是非线程安全的。**

// 1. 哈希冲突时采用链表法的类，一个哈希桶多于8个元素改为TreeNode
    
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>
    
    // 2. 哈希冲突时采用红黑树存储的类，一个哈希桶少于6个元素改为Node
    
    static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V>

**某个桶对应的链表过长的话搜索效率低，改为红黑树效率会提高。**

为何按位与而不是取摸 hashmap的iterator读取时是否会读到另一个线程put的数据

红黑树；hashmap报ConcurrentModificationException的情况

Hash冲突中链表结构的数量大于8个，则调用树化转为红黑树结构，红黑树查找稍微快些；红黑树结构的数量小于6个时，则转为链表结构

如果加载因子越大，对空间的利用更充分，但是查找效率会降低（链表长度会越来越长）；如果加载因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（很多空间还没用，就开始扩容了），对空间造成严重浪费。如果我们在构造方法中不指定，则系统默认加载因子为0.75，这是一个比较理想的值，一般情况下我们是无需修改的。

一般对哈希表的散列很自然地会想到用hash值对length取模（即除法散列法），Hashtable中也是这样实现的，这种方法基本能保证元素在哈希表中散列的比较均匀，但取模会用到除法运算，效率很低，HashMap中则通过h&(length-1)的方法来代替取模，同样实现了均匀的散列，但效率要高很多，这也是HashMap对Hashtable的一个改进。

哈希表的容量一定要是2的整数次幂。首先，length为2的整数次幂的话，h&(length-1)就相当于对length取模，这样便保证了散列的均匀，同时也提升了效率；其次，**length为2的整数次幂的话，为偶数，这样length-1为奇数，奇数的最后一位是1，这样便保证了h&(length-1)的最后一位可能为0，也可能为1**（这取决于h的值），即与后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便可以保证散列的均匀性，而如果length为奇数的话，很明显length-1为偶数，它的最后一位是0，这样h&(length-1)的最后一位肯定为0，即只能为偶数，**这样任何hash值都只会被散列到数组的偶数下标位置上，这便浪费了近一半的空间，**因此，length取2的整数次幂，是为了使不同hash值发生碰撞的概率较小，这样就能使元素在哈希表中均匀地散列。

# （了解即可）**成员变量** #

/**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    
    /**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    
    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    
    /**
     * The bin count threshold for using a tree rather than list for a
     * bin.  Bins are converted to trees when adding an element to a
     * bin with at least this many nodes. The value must be greater
     * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in
     * tree removal about conversion back to plain bins upon
     * shrinkage.
     */
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
    
    /**
     * The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a
     * resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at
     * most 6 to mesh with shrinkage detection under removal.
     */
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
    
    /**
     * The smallest table capacity for which bins may be treeified.
     * (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.)
     * Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts
     * between resizing and treeification thresholds.
     */
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
    
    /**
     * The table, initialized on first use, and resized as
     * necessary. When allocated, length is always a power of two.
     * (We also tolerate length zero in some operations to allow
     * bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
     */
    transient Node<K,V>[] table;
    
    /**
     * Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
     * for keySet() and values().
     */
    transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
    
    /**
     * The number of key-value mappings contained in this map.
     */
    transient int size;
    
    /**
     * The number of times this HashMap has been structurally modified
     * Structural modifications are those that change the number of mappings in
     * the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
     * rehash).  This field is used to make iterators on Collection-views of
     * the HashMap fail-fast.  (See ConcurrentModificationException).
     */
    transient int modCount;
    
    /**
     * The next size value at which to resize (capacity * load factor).
     *
     * @serial
     */
    // (The javadoc description is true upon serialization.
    // Additionally, if the table array has not been allocated, this
    // field holds the initial array capacity, or zero signifying
    // DEFAULT_INITIAL_CAPACITY.)
    
    // HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*装载因子）
    int threshold;
    
    /**
     * The load factor for the hash table.
     *
     * @serial
     */
    final float loadFactor;

# **构造方法** #

**注意哪怕是指定了初始容量，也不会直接初始化table，而是在第一次put时调用resize来初始化table，resize里会将threshold视为初始容量。**

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);
        this.loadFactor = loadFactor;
    
    // 阈值为不小于容量的2的幂次
        this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
    }
    
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    
    /**
     * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

**tableSizeFor****（找到大于等于initialCapacity的最小的2的幂次以及原因）**

/**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     */
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

# **hash****（hash算法，算法比较高效、均匀）** #

static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

key的hash值高16位不变，低16位与高16位异或作为key的最终hash值。（h >>> 16，表示无符号右移16位，高位补0，任何数跟0异或都是其本身，因此key的hash值高16位不变。）

**保证了对象的hashCode的高16位的变化能反应到低16位中，**

![20191201174128636.png][]

# **hash to index** #

如何根据hash值计算index？（put和get中的代码）

**n = table.length;**

**index = (n-1)& hash;**

**当****n****总是****2****的****n****次方时，****hash & (n-1)****运算等价于****h%n****，但是****&****比****%****具有更高的效率。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

# **put** #

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
    
    
    
    // onlyIfAbsent如果为true，只有在hashmap没有该key的时候才添加
    
    // evict如果为false，hashmap为创建模式；只有在使用Map集合作为构造器创建LinkedHashMap或HashMap时才会为false。
    
    // 这两个参数均为实现java8的新接口而设置
    
    Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        return new Node<>(hash, key, value, next);
    }
    
    
    
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; // table
    
    Node<K,V> p;  // node pointer
    
    int n, i; // n 为length, i 为 node index
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
    
    // index处没有元素，则直接放入新节点
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
    
    // index处有元素
            Node<K,V> e;
    
    K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    
    // 假如key是相同的，那么替换value即可
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
    
    // key不同，但如果p是红黑树根节点，那么将新节点放入红黑树
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
    
    // key不同，但如果p是链表头节点，那么判断链表中是否有该节点，如没有，则将新节点插入到链表尾部
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
    
    // 插入后如果发现已经链表长度已经适合转为红黑树了，则转换
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    // 链表中某元素key和key相同，则替换value即可
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
    
    
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

# **扩容 resize** #

// 扩容函数，如果hash桶为空，初始化默认大小，否则双倍扩容
    
    // 注意！！因为扩容为2的倍数，根据hash桶的计算方法，元素哈希值不变
    
    // 所以元素在新的hash桶的下标，要不跟旧的hash桶下标一致，要不增加1倍。
    
    cap：capacity
    
    thr：threshold
    
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
    
    // j位置原本元素存在
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
    
    // 如果该位置没有形成链表，则再次计算index，放入新table
    
    // 假设扩容前的table大小为2的N次方，有上述put方法解析可知，元素的table索引为其hash值的后N位确定
    
    那么扩容后的table大小即为2的N+1次方，则其中元素的table索引为其hash值的后N+1位确定，比原来多了一位
    
    因此，table中的元素只有两种情况：
    
    元素hash值第N+1位为0：不需要进行位置调整
    
    元素hash值第N+1位为1：调整至原索引的两倍位置
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
    
    // 如果该位置形成了红黑树，则split
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
    
    // 如果该位置形成了链表，则分成两个链表，分别放在0~oldCap,oldCap~oldCap*2位置处
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
    
    // 用于确定元素hash值第N+1位是否为0：
    
    若为0，则使用loHead与loTail，将元素移至新table的原索引处
    
    若不为0，则使用hiHead与hiHead，将元素移至新table的两倍索引处
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

# **get****（O(logn)）** #

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }
    
    
    
    final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
    
    // table不为空，且hash对应index元素不为空
    
    // 如果index位置就是我们要找的key，则直接返回
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
    
    // 如果不是，则从链表或红黑树的角度继续找
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

# **remove** #

public V remove(Object key) {
        Node<K,V> e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }
    
    
    
    value=null,matchValue=false,movable=true
    
    final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
    
    // 1) 如果hash 对应index即为我们要找的key，则找到
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
    
    // 2) 从链表或红黑树的角度继续找
            else if ((e = p.next) != null) {
                if (p instanceof TreeNode)
                    node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    do {
                        if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key ||
                             (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
    
    // 找到后，根据找到的位置不同 相应地进行删除
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                                 (value != null && value.equals(v)))) {
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else
                    p.next = node.next;
                ++modCount;
                --size;
                afterNodeRemoval(node);
                return node;
            }
        }
        return null;
    }

# **containsKey** #

public boolean containsKey(Object key) {
        return getNode(hash(key), key) != null;
    }

# **containsValue** #

public boolean containsValue(Object value) {
        Node<K,V>[] tab; V v;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
                for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                    if ((v = e.value) == value ||
                        (value != null && value.equals(v)))
                        return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

**a****）链表转红黑树 treeifyBin**

/**
     * Replaces all linked nodes in bin at index for given hash unless
     * table is too small, in which case resizes instead.
     */
    final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }

**b****）红黑树转链表 TreeNode\#untreeify**

final Node<K,V> untreeify(HashMap<K,V> map) {
        Node<K,V> hd = null, tl = null;
        for (Node<K,V> q = this; q != null; q = q.next) {
            Node<K,V> p = map.replacementNode(q, null);
            if (tl == null)
                hd = p;
            else
                tl.next = p;
            tl = p;
        }
        return hd;
    }

# **LinkedHashMap** #

**（底层是(数组+链表/红黑树)+环形双向链表，继承自HashMap）**

LinkedHashMap是key键有序的HashMap的一种实现。它除了使用哈希表这个数据结构，使用环形双向链表来保证key的顺序。

HashMap是无序的，也就是说，迭代HashMap所得到的元素顺序并不是它们最初放置到HashMap的顺序。HashMap的这一缺点往往会造成诸多不便，因为在有些场景中，我们确需要用到一个可以保持插入顺序的Map。庆幸的是，JDK为我们解决了这个问题，它为HashMap提供了一个子类 —— LinkedHashMap。虽然LinkedHashMap增加了时间和空间上的开销，但是它通过维护一个额外的双向链表保证了迭代顺序。特别地，该迭代顺序可以是插入顺序，也可以是访问顺序。因此，根据链表中元素的顺序可以将LinkedHashMap分为：**保持插入顺序的LinkedHashMap 和 保持访问顺序（LRU，get后调整链表序，最新获取的放在最后）的LinkedHashMap**，其中LinkedHashMap的默认实现是按插入顺序排序的。

特点：

**一般来说，如果需要使用的Map中的key无序，选择HashMap；如果要求key有序，则选择TreeMap。**

**但是选择TreeMap就会有性能问题，因为TreeMap的get操作的时间复杂度是O(log(n))的，相比于HashMap的O(1)还是差不少的，LinkedHashMap的出现就是为了平衡这些因素，使得能够以O(1)时间复杂度增加查找元素，又能够保证key的有序性**

实现原理：

将所有Entry节点链入一个双向链表的HashMap。在LinkedHashMap中，所有put进来的Entry都保存在哈希表中，但由于它又额外定义了一个以head为头结点的双向链表，因此对于每次put进来Entry，除了将其保存到哈希表上外，还会将其插入到双向链表的尾部。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

# **LinkedHashMap\#Entry** #

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

# **put** #

同HashMap，但重写了afterNodeInsertion。

void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
        LinkedHashMap.Entry<K,V> first;
        if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
            K key = first.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, true);
        }
    }
    
    //可以自行重写该方法
    
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
        return false;
    }
    
    
    public class LRUHashMap<K, V> extends LinkedHashMap<K, V>{
            private final int MAX_CACHE_SIZE;
            public BaseLRUCache(int cacheSize) {
                super(cacheSize, 0.75f, true);
                MAX_CACHE_SIZE = cacheSize;
            }
    
            @Override
            protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
                return size() > MAX_CACHE_SIZE;
            }
    }

# **remove** #

同HashMap，但重写了afterNodeRemoval。

void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) { // unlink
        LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
            (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
        p.before = p.after = null;
        if (b == null)
            head = a;
        else
            b.after = a;
        if (a == null)
            tail = b;
        else
            a.before = b;
    }

# get #

public V get(Object key) {
        Node<K,V> e;
        if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)
            return null;
        if (accessOrder)
            afterNodeAccess(e);
        return e.value;
    }
    
    void afterNodeAccess(Node<K,V> e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry<K,V> last;
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            LinkedHashMap.Entry<K,V> p =
                (LinkedHashMap.Entry<K,V>)e, b = p.before, a = p.after;
            p.after = null;
            if (b == null)
                head = a;
            else
                b.after = a;
            if (a != null)
                a.before = b;
            else
                last = b;
            if (last == null)
                head = p;
            else {
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }

# **遍历（迭代环形双向链表）** #

**..........**

# **TreeMap** #

**（底层是红黑树）**

支持排序的Map实现。

基于红黑树实现，无容量限制。

是非线程安全的。

TreeMap是根据key进行排序的，它的排序和定位需要依赖比较器或覆写Comparable接口，也因此不需要key覆写hashCode方法和equals方法，就可以排除掉重复的key，而HashMap的key则需要通过覆写hashCode方法和equals方法来确保没有重复的key

**TreeMap的查询、插入、删除效率均没有HashMap高，一般只有要对key排序时才使用TreeMap。**

**TreeMap的key不能为null，而HashMap的key可以为null。**

# **Fail-Fast** #

在ArrayList,LinkedList,HashMap等等的内部实现增，删，改中我们总能看到modCount的身影，modCount字面意思就是修改次数，但为什么要记录modCount的修改次数呢？

**所有使用modCount属性集合的都是线程不安全的。**

**在一个迭代器初始的时候会赋予它调用这个迭代器的对象的modCount，在迭代器遍历的过程中，一旦发现这个对象的modCount和迭代器中存储的modCount不一样那就抛异常。**

**它是 java 集合的一种错误检测机制，当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生 fail-fast。**

例如 ：假设存在两个线程（线程 1、线程 2），线程 1 通过 Iterator 在遍历集合 A 中的元素，在某个时候线程 2 修改了集合 A 的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生 fail-fast 机制。

原因： 迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变 modCount 的值。

每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

解决办法：使用线程安全的集合

[20191201165407280.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201165407280.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201174048263.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20191201174128636.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201174128636.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201174154470.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201175136462.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191201175156628.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9mYW50aWFuenVvLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ=,size_16,color_FFFFFF,t_70