内部实现

  • HashMap 使用哈希表(基于数组和链表/红黑树的组合)实现,通过计算键的哈希值来快速访问值。
  • TreeMap 使用红黑树实现,这使得它能够保持键的自然排序或自定义排序。

排序特性

  • HashMap 不保证任何特定的顺序,键值对的存储和检索顺序可能随时间变化。
  • TreeMap 则保持了键的排序,要么按照键的升序(Comparable),要么按照自定义比较器(Comparator)排序,这使得你可以有序地遍历键值对。

性能:

  • 在平均情况下,HashMap 的插入、删除和查找操作的性能较好,接近 O(1)。
  • TreeMap 的插入、删除和查找操作的性能略逊,为 O(log n),但由于有序性,在某些场景下可能更适合。

线程安全性

  • 它们两者都是非线程安全的。但是hashMap有线程安全的版本,treeMap没有

    面试可能会问:如何把treeMap修改为线程安全的?
    最好的方法是使用替代品,比如ConcurrentSkipListMap。他与treemap一样实现了排序功能,不过是基于跳表实现的。ConcurrentSkipListMap保持了元素的有序性,并允许高并发的插入、删除和访问操作,非常适合那些需要线程安全且按键排序的场景。

    其次:

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private V put(K key, V value, boolean replaceOld) {
Entry<K,V> t = root;
if (t == null) {
addEntryToEmptyMap(key, value);
return null;
}
int cmp;
Entry<K,V> parent;
// split comparator and comparable paths
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else {
V oldValue = t.value;
if (replaceOld || oldValue == null) {
t.value = value;
}
return oldValue;
}
} while (t != null);
} else {
Objects.requireNonNull(key);
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
//这里通过do-while循环判断有没有树上的节点的key与新节点的key重复
//如果有就替换value,return
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else {
V oldValue = t.value;
if (replaceOld || oldValue == null) {
t.value = value;
}
return oldValue;
}
} while (t != null);
}
addEntry(key, value, parent, cmp < 0);
return null;
}

private void addEntry(K key, V value, Entry<K, V> parent, boolean addToLeft) {
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
if (addToLeft)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
}

可以给52行new出来的节点上锁,这样就线程安全了

为什么HashMap线程不安全?

  • 数据丢失

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    public V put(K key, V value) {
    if (table == EMPTY_TABLE) {
    inflateTable(threshold);
    }
    if (key == null)
    return putForNullKey(value);
    int hash = hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);
    for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
    Object k;
    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
    }
    }

    modCount++;
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
    }

    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
    resize(2 * table.length);
    hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
    bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }

    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }


    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;

    通过上面Java7中的源码分析一下为什么会出现数据丢失,如果有两条线程同时执行到这条语句 table[i]=null,时两个线程都会区创建Entry,这样存入会出现数据丢失。

  • 数据重复

  • 扩容时发生死循环(头插法造成,Java8已修复)

如果有两个线程同时发现自己都key不存在,而这两个线程的key实际是相同的,在向链表中写入的时候第一线程将e设置为了自己的Entry,而第二个线程执行到了e.next,此时拿到的是最后一个节点,依然会将自己持有是数据插入到链表中,这样就出现了数据 重复。 通过商品put源码可以发现,是先将数据写入到map中,再根据元素到个数再决定是否做resize.在resize过程中还会出现一个更为诡异都问题死循环。 这个原因主要是因为hashMap在resize过程中对链表进行了一次倒序处理。假设两个线程同时进行resize, A->B 第一线程在处理过程中比较慢,第二个线程已经完成了倒序,变成了B-A 那么就出现了循环,B->A->B.这样就出现了就会出现CPU使用率飙升。 在下午突然收到其中一台机器CPU利用率不足告警,将jstack内容分析发现,可能出现了死循环和数据丢失情况,当然对于链表的操作同样存在问题。
PS:在这个过程中可以发现,之所以出现死循环,主要还是在于对于链表对倒序处理,在Java 8中,已经不在使用倒序列表,死循环问题得到了极大改善。

hashmap的线程不安全体现在哪里? - 知乎