Java各种集合的实现要点概括

Java各种集合的实现要点概括

1. ArrayList实现原理要点概括

   ArrayList是List接口的可变数组非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。

   底层使用数组实现

   该集合是可变长度数组，数组扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量增长大约是其容量的1.5倍，这种操作的代价很高。

   采用了Fail-Fast机制，面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险

   remove方法会让下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并把最后一位的值置空，方便GC

2. LinkedList实现原理要点概括

   LinkedList是List接口的双向链表非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。

   底层的数据结构是基于双向链表的，该数据结构我们称为节点

   双向链表节点对应的类Node的实例，Node中包含成员变量：prev，next，item。其中，prev是该节点的上一个节点，next是该节点的下一个节点，item是该节点所包含的值。

   它的查找是分两半查找，先判断index是在链表的哪一半，然后再去对应区域查找，这样最多只要遍历链表的一半节点即可找到

3. HashMap实现原理要点概括

   HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现，允许使用null值和null键，但不保证映射的顺序。

   底层使用数组实现，数组中每一项是个单向链表，即数组和链表的结合体；当链表长度大于一定阈值时，链表转换为红黑树，这样减少链表查询时间。

   HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Node对象。HashMap底层采用一个Node[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Node对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Node时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Node。

   HashMap进行数组扩容需要重新计算扩容后每个元素在数组中的位置，很耗性能

   采用了Fail-Fast机制，通过一个modCount值记录修改次数，对HashMap内容的修改都将增加这个值。迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount，在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map，马上抛出异常

4. Hashtable实现原理要点概括

   Hashtable是基于哈希表的Map接口的同步实现，不允许使用null值和null键

   底层使用数组实现，数组中每一项是个单链表，即数组和链表的结合体

   Hashtable在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

   synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占

5. HashSet实现原理要点概括

   HashSet由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持，不保证set的迭代顺序，并允许使用null元素。

   基于HashMap实现，API也是对HashMap的行为进行了封装，可参考HashMap