java多线程map

⑴ java中几种Map在什么情况下使用，并简单介绍原因及原理

一、Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。Map接口定义了如下常用的方法：
1、void clear():删除Map中所以键值对。
2、boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定key，如果包含则返回true。
3、boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含指定value，如果包含则返回true。
4、Set entrySet():返回Map中所包含的键值对所组成的Set集合，每个集合元素都是Map.Entry对象(Entry是Map的内部类)。
5、Object get(Object key):返回指定key所对应的value，如Map中不包含key则返回null。
6、boolean isEmpty():查询Map是否为空，如果空则返回true。
7、Set keySet():返回该Map中所有key所组成的set集合。
8、Object put(Object key,Object value):添加一个键值对，如果已有一个相同的key值则新的键值对覆盖旧的键值对。
9、void putAll(Map m):将指定Map中的键值对复制到Map中。
10、Object remove(Object key):删除指定key所对应的键值对，返回可以所关联的value，如果key不存在，返回null。
11、int size():返回该Map里的键值对的个数。
12、Collection values():返回该Map里所有value组成的Collection。
Map中包含一个内部类：Entry。该类封装了一个键值对，它包含了三个方法：
1、Object getKey():返回该Entry里包含的key值。
2、Object getValeu():返回该Entry里包含的value值。
3、Object setValue(V value):设置该Entry里包含的value值，并返回新设置的value值。

二、HashMap和Hashtable实现类：
1、HashMap与HashTable的区别：
1） 同步性：Hashtable是同步的，这个类中的一些方法保证了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。
2） 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。
2、性能：HashMap的性能最好，HashTable的性能是最差（因为它是同步的）
3、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。

三、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，so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。

四、TreeMap:
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。Treemap的key以TreeSet的形式存储，对key的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。
1、Map.Entry firstEntry():返回最小key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
2、Object firstKey():返回最小key，如果为空，则返回null。
3、Map.Entry lastEntry():返回最大key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
4、Object lastKey():返回最大key，如果为空，则返回null。
5、Map.Entry higherEntry(Object key):返回位于key后一位的键值对，如果为空，则返回null。
6、Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位于key前一位的键值对，如果为空，则返回null。
7、Object lowerKey(Object key):返回位于key前一位key值，如果为空，则返回null。
8、NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInciusive):返回该Map的子Map，其key范围从fromKey到toKey。
9、SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey );返回该Map的子Map，其key范围从fromkey（包括）到tokey（不包括）。
10、SortMap tailMap（Object fromkey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围大于fromkey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。
11、 SortMap headMap（Object tokey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围小于tokey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。

五、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，HashMap也不会自动删除这些key所对应的键值对对象。但WeakHashMap的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些key所引用的对象可能被回收。WeakHashMap中的每个key对象保存了实际对象的弱引用，当回收了该key所对应的实际对象后，WeakHashMap会自动删除该key所对应的键值对。

六、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。

七、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。

⑵ HashMap为什么不安全

我们都知道HashMap是线程不安全的，在多线程环境中不建议使用，但是其线程不安全主要体现在什么地方呢，本文将对该问题进行解密。

1.jdk1.7中的HashMap

在jdk1.8中对HashMap做了很多优化，这里先分析在jdk1.7中的问题，相信大家都知道在jdk1.7多线程环境下HashMap容易出现死循环，这里我们先用代码来模拟出现死循环的情况：

publicclassHashMapTest{publicstaticvoidmain(String[]args){HashMapThreadthread0=newHashMapThread();HashMapThreadthread1=newHashMapThread();HashMapThreadthread2=newHashMapThread();HashMapThreadthread3=newHashMapThread();HashMapThreadthread4=newHashMapThread();thread0.start();thread1.start();thread2.start();thread3.start();thread4.start();}}{privatestaticAtomicIntegerai=newAtomicInteger();privatestaticMapmap=newHashMap<>();@Overridepublicvoidrun(){while(ai.get()<1000000){map.put(ai.get(),ai.get());ai.incrementAndGet();}}}

上述代码比较简单，就是开多个线程不断进行put操作，并且HashMap与AtomicInteger都是全局共享的。

在多运行几次该代码后，出现如下死循环情形：

2.jdk1.8中HashMap

在jdk1.8中对HashMap进行了优化，在发生hash碰撞，不再采用头插法方式，而是直接插入链表尾部，因此不会出现环形链表的情况，但是在多线程的情况下仍然不安全，这里我们看jdk1.8中HashMap的put操作源码：

这是jdk1.8中HashMap中put操作的主函数， 注意第6行代码，如果没有hash碰撞则会直接插入元素。

如果线程A和线程B同时进行put操作，刚好这两条不同的数据hash值一样，并且该位置数据为null，所以这线程A、B都会进入第6行代码中。

假设一种情况，线程A进入后还未进行数据插入时挂起，而线程B正常执行，从而正常插入数据，然后线程A获取CPU时间片，此时线程A不用再进行hash判断了，问题出现：线程A会把线程B插入的数据给覆盖，发生线程不安全。

总结

首先HashMap是线程不安全的，其主要体现：