Q1：HashMap的内部数据结构
JDK1.8版本之前是数组+链表，1.8版本之后是数组 + 链表+红黑树
数据结构图：
Q2：HashMap初始容量大小
如果 new HashMap() 不传值，默认大小是16，负载因子是0.75， 如果自己传入初始大小k，初始化大小为第一个 大于k的 2的整数次方，例如 如果传10，大小为16
//传入初始大小后 计算HashMap容量的方法 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; }
Q3:HashMap的哈希函数
hash函数是先拿到 key 的hashcode，是一个32位的int值，然后让hashcode的高16位和低16位进行异或操作
static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); }
为什么要这样设计？
hashcode右移16位，正好是32bit的一半，自己的高半区和低半区做异或，就是为了混合原始哈希码的高位和低位，以此来加大低位的随机性，而且混合后的低位掺杂了高位的部分特征，这样高位的信息也被变相保留下来。
这个也叫扰动函数（或者扰动计算），这么设计有两点原因：
- 降低hash碰撞，越分散越好；
- 因为这是高频操作, 因此采用位运算，更加高效；
Q4：如何获取数据存储位置下标
对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来访问数组下标，源码中模运算就是把散列值（hash）和 数组长度-1 (length-1) 做一个"与"操作，位运算比取余%运算要快
数组下标 i = h & (length-1)
这也正好解释了为什么HashMap的数组长度要取2的整数幂。因为这样（数组长度-1）正好相当于一个“低位掩码”，“与”操作的结果就是散列值的高位全部归零，只保留低位值，用来做数组下标访问。
以初始长度16为例，16-1=15。2进制表示是00000000 00000000 00001111，和某散列值做“与”操作如下，结果就是截取了最低的四位值，
10100101 11000100 00100101
& 00000000 00000000 00001111 ---------------------------------- 00000000 00000000 00000101 //高位全部归零，只保留末四位
Q5：HashMap数据插入流程图
1、判断数组是否为空，为空进行初始化;
2、不为空，计算 k 的 hash 值，通过(n - 1) & hash计算应当存放在数组中的下标 index;
3、查看 table[index] 是否存在数据，没有数据就构造一个Node节点存放在 table[index] 中；
4、存在数据，说明发生了hash冲突(存在二个节点key的hash值一样), 继续判断key是否相等，相等，用新的value替换原数据(onlyIfAbsent为false)；
5、如果不相等，判断当前节点类型是不是树型节点，如果是树型节点，创造树型节点插入红黑树中；(如果当前节点是树型节点证明当前已经是红黑树了)
6、如果不是树型节点，创建普通Node加入链表中；判断链表长度是否大于 8并且数组长度大于64， 大于的话链表转换为红黑树；
7、插入完成之后判断当前节点数是否大于阈值，如果大于开始扩容为原数组的二倍（先插入最后扩容的缺点：有可能扩容之后后续就没有数据插入了，浪费，扩容很消耗性能）。
Q6：JDK1.8做了哪些优化及原因
1、数组+链表改成了数组+链表或红黑树；
原因：防止发生hash冲突，链表长度过长，查询效率低，修改为红黑树后将时间复杂度由O(n)降为O(logn)，
2、链表的插入方式从头插法改成了尾插法，简单说就是插入时，如果数组位置上已经有元素，JDK1.7将新元素放到数组中，原始节点作为新节点的后继节点，JDK1.8遍历链表，将元素放置到链表的最后；
原因：1.7头插法扩容时，会使链表发生反转，多线程环境下会产生环
3、扩容的时候1.7需要对原数组中的元素进行重新hash定位在新数组的位置，1.8采用更简单的判断逻辑，位置不变或索引+旧容量大小；
原因：由于扩容是扩大为原数组大小的2倍，用于计算数组位置的掩码仅仅只是高位多了一个1，怎么理解呢？
扩容前长度为16，用于计算(n-1) & hash 的二进制n-1为0000 1111，扩容为32后的二进制就高位多了1，为0001 1111。
因为是& 运算，1和任何数 & 都是它本身，那就分二种情况，如下图：原数据hashcode高位第4位为0和高位为1的两种情况：
第四位高位为0，重新hash数值不变，第四位为1，重新hash数值比原来大16（旧数组的容量）
4、在插入时，1.7先判断是否需要扩容，再插入，1.8先进行插入，插入完成再判断是否需要扩容；
Q7:HashMap线程安全么
不安全，在多线程环境下，JDK1.7 会产生死循环、数据丢失、数据覆盖的问题，JDK1.8 中会有数据覆盖的问题
HashTable、Collections.synchronizedMap、ConcurrentHashMap 是线程安全的
1、HashTable是直接在操作方法上加synchronized关键字，锁住整个数组，粒度比较大；
2、Collections.synchronizedMap是使用Collections集合工具的内部类，通过传入Map封装出一个SynchronizedMap对象，内部定义了一个对象锁，方法内通过对象锁实现；
3、ConcurrentHashMap使用分段锁，降低了锁粒度，让并发度大大提高
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