一、Java HashMap的工作原理
jdk1.7下HashMap数据结构：数组加链表，链表长度没有8的限制；
jdk1.8 HashMap数据结构：数组+链表+红黑树；链表超过8会转存为红黑树；
1.jdk1.8 中HashMap的put工作原理：
1）、对key做null检查。如果key是null，会被存储到table[0]，因为null的hash值总是0。
2）、判断当前桶是否为空，空的就需要初始化（resize 中会判断是否进行初始化）
给定的默认容量为 16，负载因子为 0.75。Map 在使用过程中不断的往里面存放数据，当数量达到了 16 * 0.75 = 12 就需要将当前 16 的容量进行扩容，而扩容这个过程涉及到 rehash、复制数据等操作，所以非常消耗性能。
3）、获取key的hashCode值（可以理解为内存地址位置，如：3254239），并对该32位hashCode值进行高低16位的异或运算；得到hash值（如：3812）；(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
4）、将获取到的hash值进行一个求模运算（相当于3812%16），得到该key对应的索引位置；if ((p = tab[i = (n – 1) & hash]) == null)；该位置肯定不会超过16位；
5）、根据当前 key 的 hashcode 定位到具体的桶中并判断是否为空，为空表明没有 Hash 冲突就直接在当前位置创建一个新桶即可。
6）、如果当前桶有值（ Hash 冲突），那么就要比较当前桶中的 key、key 的 hashcode 与写入的 key 是否相等，相等就赋值给 e,在第 8 步的时候会统一进行赋值及返回。
7）、如果当前桶为红黑树，那就要按照红黑树的方式写入数据。
8）、如果是个链表，就需要将当前的 key、value 封装成一个新节点写入到当前桶的后面（形成链表）。
9）、接着判断当前链表的大小是否大于预设的阈值，大于时就要转换为红黑树。
10）、如果在遍历过程中找到 key 相同时直接退出遍历。
11）、如果 e != null 就相当于存在相同的 key,那就需要将值覆盖。
12）、最后判断是否需要进行扩容。
2.jdk1.8 中HashMap的get工作原理：
1）、计算hash部分跟put相同；
2）、首先将 key hash 之后取得所定位的桶。
3）、如果桶为空则直接返回 null 。
4）、否则判断桶的第一个位置(有可能是链表、红黑树)的 key 是否为查询的 key，是就直接返回 value。
5）、如果第一个不匹配，则判断它的下一个是红黑树还是链表。
6）、红黑树就按照树的查找方式返回值。
7）、不然就按照链表的方式遍历匹配返回值。
问题1：HashMap为何要进行hash计算？hash函数是怎么运算的？
尽量让node落点分布均匀，减少碰撞的一个概率，如果碰撞概率高了，就势必导致数组下标下的链表长度太长；
运算方式：将获取到的32位hash值，分成高16位和低16位，再将高16位移到低16位进行异或运算；
32位：3254239,通过异或运算后，3812，
table[3812]越界，再做个求模运算3812%16=，一定不会超过16位；hash%n===(n-1)&hash,速度快，效率高；
问题2：数组扩容，2倍扩容；为什么是2的N次幂；就是因为hash算法这(n-1)&hash；要符合这算法；必须是这样；
resize()方法中的扩容：newThr = oldThr << 1; // double threshold
问题3：但是 HashMap 原有的问题也都存在，比如在并发场景下使用时容易出现死循环。
HashMap 扩容的时候会调用 resize() 方法，就是这里的并发操作容易在一个桶上形成环形链表；这样当获取一个不存在的 key 时，计算出的 index 正好是环形链表的下标就会出现死循环。
二、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap、SortedMap、WeakHashMap、IdentityHashMap、ConcurrentHashMap的区别:
(1) HashMap与HashTable的区别：
a.Hashtable中的对象是线程安全的。而HashMap则是异步的，因此HashMap中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用
HashMap是一个很好的选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销，从而提高效率。
b.值：HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value，但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多只有一个key值为null，但可以有无数多个value值为null。
注意：
1、用作key的对象必须实现hashCode和equals方法。
2、不能保证其中的键值对的顺序
3、尽量不要使用可变对象作为它们的key值。
(2) LinkedHashMap：
它的父类是HashMap，使用双向链表来维护键值对的次序，迭代顺序与键值对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，插入性能略低于HashMap，但在迭代访问元
素时有很好的性能，因为它是以链表来维护内部顺序。
(3) TreeMap和SortedMap:
Map接口派生了一个SortMap子接口，SortMap的实现类为TreeMap。TreeMap也是基于红黑树对所有的key进行排序，有两种排序方式：自然排序和定制排序。HashMap通常比TreeMap快一点(树
和哈希表的数据结构使然)，建议多使用HashMap，在需要排序的Map时候才用TreeMap。
(4) WeakHashMap：
WeakHashMap与HashMap的用法基本相同，区别在于：后者的key保留对象的强引用，即只要HashMap对象不被销毁，其对象所有key所引用的对象不会被垃圾回收;WeakHashMap适合短时间内就过期的缓存时最好使用weakHashMap，它包含了一个自动调用的方法expungeStaleEntries，这样就会在值被引用后直接执行这个隐含的方法，将不用的键清除掉。
(5) IdentityHashMap类：
IdentityHashMap与HashMap基本相似，只是当两个key严格相等时，即key1==key2时，它才认为两个key是相等的 。IdentityHashMap也允许使用null，但不保证键值对之间的顺序。
(6) EnumMap类：
1、EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值，创建EnumMap时必须显示或隐式指定它对应的枚举类。
2、EnumMap根据key的自然顺序，即枚举值在枚举类中定义的顺序，来维护键值对的次序。
3、EnumMap不允许使用null作为key值，但value可以。
(7) ConcurrentHashMap：
1.ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分段，而HashMap则没有
2.ConcurrentHashMap在每一个分段上都用锁进行保护，从而让锁的粒度更精细一些，并发性能更好，而HashMap没有锁机制，不是线程安全的。
ConcurrentHashMap如何进行扩容的？
当往hashMap中成功插入一个key/value节点时,有可能触发扩容动作:
1、如果新增节点之后，所在链表的元素个数达到了阈值 8，则会调用treeifyBin方法把链表转换成红黑树，不过在结构转换之前，会对数组长度进行判断
如果数组长度n小于阈值MIN_TREEIFY_CAPACITY，默认是64，则会调用tryPresize方法把数组长度扩大到原来的两倍，并触发transfer方法，重新调整节点的位置。
2、新增节点之后,会调用addCount方法记录元素个数,并检查是否需要进行扩容,当数组元素个数达到阈值时,会触发transfer方法,重新调整节点的位置。
三、红黑树的理解？
红黑树是一种自平衡二叉查找树，红黑树是一种很有意思的平衡检索树；每次插入的时候都要进行计算，保证二叉树的平衡；如果有2的N次方数据量级，查询的时候只需要查询N次即可。
我们对任何有效的红黑树加以如下增补要求:
1.节点是红色或黑色。
2.根是黑色。
3.所有叶子（外部节点）都是黑色。
4.每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)
5.从每个叶子到根的所有路径都包含相同数目的黑色节点。
这些约束强制了红黑树的关键属性: 从根到叶子的最长的可能路径不多于最短的可能路径的两倍长。结果是这个树大致上是平衡的。
