写在前面：有关于Map的知识点对于面试来说可以是比较重要的了，有多重要呢？明明日常使用的频率还算一般，能用到的场景也算有限，但是面试被问到的的概率还是很大的，追其原因可能还是一方面这个问题能很容易问出程序员的计算机基础的掌握程度，另一方面也能扩展出很多其他的知识点，所以今天就来深挖一下Map相关的问题。有关于张三的背景介绍参考：张三背景介绍
张三经过了上次的挫败，又一次得到了面试机会。
面试官：先来个自我介绍吧。
张三：！@#￥%……&*。
面试官：HashMap了解吗？
张三心想，终于要问HashMap了吗，我可是看着 @敖丙 的文章长大的，HashMap自然不成问题，无论你是问Hash算法还是问到ConcurrentHashMap我都没在怕的，就来检验下我的知识水平吧。
张三：HashMap还是比较了解的。
面试官：你说说看HashMap的底层数据结构吧。
张三：说到HashMap，那就得为JDK1.8之前和JDK1.8之后了。在JDK1.8之前，HashMap的底层就是我们常说的数组+链表。而在JDK1.8之后，数据结构就转变成为了数组+链表+红黑树，具体一点就是当链表的长度大于等于8的时候链表会转换成红黑树，而当长度小于等于6的时候又会转换成链表。
面试官：既然你说到了红黑树，那为什么要转换成红黑树呢？或者说转换成红黑树有什么好处呢？
张三：红黑树的查询时间复杂度为O(lgn)，转换成红黑树可以提高查询效率吧。
面试官：那如果不采用红黑树，采用的是普通的二叉查找树，会有什么影响吗？
张三：（努力回忆了一下）红黑树通过变色和自旋（注意这里答错了），使得它是一个非常平衡的二叉树，从根结点到叶子结点具有相同数目的黑色结点，如果采用普通的二叉查找树，就没那么平衡了(这里也答得不算好)。
面试官：没有自旋（语气略显严肃），那是左旋和右旋。那采用二叉树最坏的情况会变成什么？
张三：链表。
面试官：HashMap是线程安全的吗？
张三：HashMap不是线程安全的，在JDK1.7及之前HashMap链表插入用的是头插法，而采用头插法在并发扩容resize的情况下可能会产生循环链表，而JDK1.8后改变成了尾插法，解决了这个问题。但它依然不是安全的，有可能会产生插入的数据不一致的情况。
面试官：能详细讲一下为什么会不一致吗？
张三：呃……抱歉我还没仔细研究过。
面试官：那你知道在并发情况下一般用什么来替代HashMap吗？
张三：ConcurrentHashMap……（这里省略，有关于ConcurrentHashMap的详细讲解留在进阶篇中讲）
张三看着面试官一连追问总算停了下来，心里总算舒了一口气。
面试官：那TreeMap知道吗？
张三心想，这就问完了？我还准备了扩容因子0.75，默认大小为16，什么时候扩容，扩容到原来的两倍，为什么扩容后的大小为2的幂，hash怎么算，key和value能不能存null,为什么等问题。不过也正常，再问还有时间问别的吗？不过除了HashMap其他的我没有准备啊。
张三：TreeMap还是了解的，TreeMap是一个排好序的Map。
面试官：那TreeMap的底层数据结构是什么？
张三心想，既然名字叫TreeMap，那应该和树解构有关，大胆猜测一下红黑树吧（其实猜对了）。
张三：应该是红黑树吧（TreeMap在日常使用中除了做算法题之外用的还是比较少的，也就没有继续为难张三了）。
面试官：那你知道LinkedHashMap吗？
张三头脑一片空白。
张三：不清楚。
面试官：我们知道HashMap遍历的时候得到的顺序和插入的顺序无关，那如果我想得到的顺序和插入的顺序一样，应该用什么呢？
张三：（苦笑了一下）应该用您刚刚说的LinkedHashMap。
面试官：既然你不了解LinkedHashMap，那假如让你设计LinkedHashMap，你会采用什么数据结构？
张三心想，怎么老问数据结构呀，这个没准备过还真不好答。LinkedHashMap既然名字中有Linked，那应该是和链表有关，但是名字中又有HashMap，那应该就是在HashMap的基础上有变化，而HashMap中已经有链表了，再加还能加在哪啊，我的天呀，既然不会的不要瞎说，那我还是说不知道吧。
张三：呃……呃……
面试官打断并开始问别的问题了，之后的省略。
面试官：这次的面试就先到这里，后面会有我们的HR联系你。
张三：好的……
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张三有关于HashMap的回答可以说比较好的了，绝大部分的的回答能回答到这个层面上已经是相当不错的了，包括在没有问到的地方也做好了充足的准备，把这些都消化了足够让面试官满意了。
但张三却在两个地方栽了跟头，虽然这两点也不是每一次都会被问到，我们还是在这里帮张三在这两点上把知识补齐吧。而有关于HashMap的常规问题呢，大家可以参考张三的回答或者根据问题综合参考其他博客（一定要带着自己的思考哦），Map相关能问的地方太多了，大家还是要自己多积累啊。
张三答不出的两个问题为：
- 深度相关：HashMap多线程情况下数据不一致的产生原因。
- 广度相关：LinkedHashMap的底层数据解构是什么，或者说根本不了解LinkedHashMap。
在真正讲问题前，我们还是先跑一下代码，HashMap在多线程环境下到底会出现什么问题（基于JDK1.8环境，产生循环链表的情况就不演示了）。
我本着多维度思考，小心求证的心态来验证数据丢失的问题，然而测试出的结果还是出乎了我的意外，《OnJava8》 这本书上关于并发编程的四句格言果然说的很对，第二次写博客就因为这个问题拖更了
由于作者也不是并发编程的熟手，如果下面的分析出现问题请帮忙指正。
我最后设计的测试代码是这个样子的，如果HashMap没有问题的话运行结果应该是这样的：
然而我们知道，HashMap并不是线程安全的，它有可能会丢数据，从理论结合源码来看，它丢数据应该是因为两个线程同时put数据，如果刚好put不同数据时计算出的hash值一样，就有可能后一个线程把前一个插入的链表节点覆盖了，也就是插入的数据会丢失，所以我原本猜测线程不安全的结果会是这样的：
但是哪能想到还会有这样的：
只能再回头看源码：
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
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;
}发生覆盖的代码很清楚就能看出来了，就是第六行代码。
而取size的问题，因为已经初始化了Map的容量为16，而存放的个数为10，因为负载因子为0.75，所以不存在扩容的情况来影响。而调用size()方法仅仅是返回了size这个属性而已，所以出现这个问题的原因只有可能是出现在倒数第六行，这个自增运算符也是典型的引发线程问题的元凶。
毕竟HashMap设计出来就不是给并发环境用的，所以出现问题很正常，不过我们需要知道为什么会出现问题且一定要记住不要在多线程环境使用它。如果我们需要在并发环境下使用Map，请使用CurrentHashMap，经过我的多次验证，在并发环境中是肯定没有问题的。
那么另一个问题，LinkedHashMap难吗？
其实LinkedHashMap的数据结构也不难理解，只是张三一股脑钻到HashMap中去了，对同样重要的其他知识点疏忽了而已。
依然用简短的话来说，LinkedHashMap只不过是在HashMap的基础上多了before和after结点，增加了一条双向链表而已。LinkedHashMap通过双向链表就能够实现根据插入顺序访问了。而LinkedHashMap的功能还具备根据访问顺序维护，也就是可以可以将例如get/getOrDefault/replace等方法访问的结点移到链表尾部。通过这个特性，LinkedHashMap甚至可以实现LRU算法的缓存。
什么，你不知道什么是LRU算法？简单来说就是将最近最少使用的数据淘汰掉。一定要多了解点东西啊，知识的广度也很重要。
张三这次的面试结束了，我们下周再见。
