JAVA常用集合实现方式的总结

    文章开始之前，首先简单回顾一下数据结构中定义的物理结构和逻辑结构。

    物理结构：

• 顺序存储结构
• 链式存储结构

    逻辑结构

• 线性结构：一般线性表、栈、队列、字符串、数组、广义表
• 非线性结构：树、图

    关于集合命名规则，Java中集合的命名大体上可以归类为AbEf的形式:  Ab代表物理结构，Ef代表逻辑结构，但是这只是对于大多数的集合名有效。如ArrayList，就是用数组实现线性表；而LinkedList就是用链表实现的线性表。

    最后补充一个必知的native方法：

• arraycopy()@java.lang.System.class
• public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos, Object dest, int destPos, int length);
• 功能：将src中的srcPos~srcPos+length-1的数据复制到dest中的destPos~destPos+length-1位置处；

 

顺序存储结构实现的集合(即数组实现)

A、B、C、D是按照底层实现的相似性进行划分的

PartA-线性表&栈

ArrayList：

• 内部存储了一个Object[]；提供随机访问；
• ArrayList中数据的移动大多是利用System.arraycopy();方法实现，该方法是native方法；
• 扩容；
  • 默认大小是10；
  • 最大容量Integer.MAX_VALUE - 8;
  • 扩容触发条件：当前要求容量大小大于当前容量大小
  • 正常扩容newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)；
  • 使用System.arraycopy将数据全部移动到新的数组中
• 缩容：手动调用trimToSize()方法，会缩到当前数组实际存储的数据大小

Vector：

• Vector与ArrayList共同点
  • 两者实现的功能相同，方法的实现也基本一致；
  • 都具有SubList内部类和Itr迭代器内部类
  • 都能够扩容和缩容
• Vector与ArrayList区别：
  • 线程安全：Vector对大部分的方法使用了关键字Synchronized声明
  • 额外的%element%方法：这些方法会被Stack类所使用；

Stack：

• Stack主要使用的是Vector<E>的方法进行具体的实现，自身没有状态量
• 线程安全：继承Vector，故也是线程安全的
• pop方法：使用elementAt+removeElementAt
• push方法：使用addElement
• search方法：从后往前搜索调用lastIndexOf

 

PartB-队列

ArrayDeque：

• 存储有一个Obejct[]数组；数组长度必须是2的幂次，因为这样就方便取余运算；
• 有一个head和tail指针；
• tail =（tail+1）&(elements.length-1)
• head =（head+1）&(elements.length-1)
• size = (tail-head)&(elements.length-1)
• 扩容：
  • 正常扩容后大小为原数组长度2倍
  • 利用System.arraycopy方法实现

PriorityQueue：

• 类中存储有一个Object[]数组
• size为当前数组中存储的数据的大小
• 存入的数据类型要求实现了Comparable接口
• 数据的添加和删除操作伴随着调堆的操作；
• 具有扩容功能：
  • 扩容大小：当前大小的2倍或者1.5倍
  • 扩容条件：准备存入的数据量大于当前Obejct数组的长度；

 

PartC-Map

HashMap：

• 内部存储了一个Node<K,V>[] table；
• 内部有定义一个Node内部类和TreeNode内部类；后者是一颗红黑树
• 数组的下标(散列值)等于hash(key)&n-1;
• 会自动扩容：
  • 默认大小是16；大小必须为2的幂
  • 最大容量是1<<30
  • 填装因子为0.75
  • 扩容触发条件：一旦当前存储数据大于门限(容量*填装因子)
  • 正常扩容newCapacity = oldCapacity<<1；
  • 每个桶中的数据分成两拨一波继续留在原散列值下面，一波移动到原散列值+oldCapacity位置处
• 不能自动减容；
• 红黑树的利用：
  • 当一个桶中的元素大于某个固定值，则将该桶中的数据由链表存储结构，转换成红黑树存储结构；
  • 在此之后的所有操作交由红黑树进行处理；
  • 在扩容的时候，对红黑树进行拆分的过程中，如果最后元素个数小于固定值，则将红黑树存储结构转换为普通链表存储结构

HashTable：

• 基本与HashMap类似；
• 线程安全：HashTable的大部分方法使用了Synchronized关键字进行标记
• 没有红黑树：HashTable对桶中数据的存储没有使用红黑树，因此效率相对于hashmap会差一点
• 不支持存储null：会抛出异常

HashSet：

• 内部存储了一个HashMap<E,Object>变量
• 一个简单版本的HashMap；
• 只使用了key而没有使用value部分，value永远存的都是固定的Object

 

PartD-String

String

• 内部存储的是一个final char[]字符数组；
• 因此不能修改它指向的字符数组

StringBuidler

• 内部存储的是一个char[]字符数组
• 因此可以修改里面的字符
• 对于数组的拷贝大多依赖于System.arraycopy的方法
• 扩容
  • 默认大小为16
  • 容量最大值：Integer.MAX_VALUE
  • 正常情况扩容大小：int newCapacity = value.length * 2 + 2;
  • 扩容触发条件：准备存储的字符数大于当前数组的长度
• 缩容：
  • 为当前存储数据的大小

StringBuffer

• 与Stringbuilder类似
• 线程安全：方法大多使用了Synchronized关键字标记

链式存储结构实现的集合(即链表实现)

A、B是按照底层实现的相似性进行划分的

PartA-Map

TreeMap：

• 定义了一个内部类Entry<K,V>；该节点定义了这课红黑树的存储结构；
• 存储有该树的根节点；要删除这颗树只需要将root指向null即可；GC之后便会回收该红黑树，造成其它节点的引用不可达
• 每次插入、删除一个树中节点时；都需要对这颗红黑树进行一定的调整；

TreeSet：

• 内部存储了一个TreeSet<E,Object>对象
• 一个简单版本的TreeMap；
• 只使用了key而没有使用value部分，value永远存的都是固定的Object

 

PartB-List&Map

LinkedList：

• 内部存储一个双向链表；所有的操作都是对该链表进行操作 

LinkedHashMap：

• 数据存储是HashMap只是有在其上面加了一个链表结构，每次对该HashMap中的数访问一次都会改变链表结构；保证链表中的最后面的数据是最近刚被访问的那个节点的数据。具有LRU算法特性

转载：http://blog.youkuaiyun.com/evan_man/article/details/50835507