java中的集合

最新推荐文章于 2022-03-06 19:54:36 发布

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本文深入解析了Java集合框架中的核心接口Collection与Map，探讨了List与Set的不同特性及其实现原理，特别是对ArrayList的底层实现及其扩容机制进行了详细分析，并对比了ArrayList与LinkedList的数据结构特点。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1、Collection和Map

数组：定长
集合：不定长
由于数组的缺陷或者不适应一些需求，因此java提供集合来方便我们保存一些不定长的数据。这样就派生出Collection和Map接口

Collection示意图

这里写图片描述

List,Set,Map的区别

1、List,Set都是Collection的子类
List：底层数组，有序，可以重复

Set：底层数组，用Hash算法保证元素不重复
Set的实现类的集合对象中不能够有重复元素，HashSet也一样他是使用了一种标识来确定元素的不重复，HashSet用一种算法来保证HashSet中的元素是不重复的， HashSet采用哈希算法，底层用数组存储数据。默认初始化容量16，加载因子0.75

2、Map：
HashMap中是用数组为基础，数据中每个元素链表来实现，也就是数组+链表

2、ArrayList分析

ArrayList底层是数组实现的，下面主要分析它是如何扩容

构造方法

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }

    /**
     * 空参构造方法，默认为10
     */
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    /**
     * 包含collection元素的构造方法
     * collection的迭代器返回它们的顺序排列的
     * iterator.
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

默认初始大小为10

 /**
     * 默认大小
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

ArrayList的扩容机制，也就是ArrayList是如何添加元素的

第一步：当调用 add方法添加时

  public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

第二步：判断，如果没有指定集合大小，则大小设置成默认大小，也就是10

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

第三步：如果add的时候，先把旧的集合大小向后移一位，然后 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);这样得出新的集合大小。然后把旧集合中的元素复制到新集合中，这样就完成扩容。

 private void grow(int minCapacity) { 
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

3、ArrayList和LinkedList中的数据结构

数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。
在java中一些数据存储在内存中，这些数据是如何存储的？
表是三种基本数据结构之一。它表示一种线性的数据结构。它分为顺序表和链表。
顺序表：在内存中有连续的存储空间，比如数组
链表：在内存中不是连续的而是由指针链接各个单元的线性存储空间。

这里写图片描述