java常用集合类

最新推荐文章于 2020-11-30 08:20:00 发布

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在这里插入图片描述
Collection

List：ArrayList、Vector、LinkedList
set：HashSet,LinkedHashSet、TreeSet
(Queue接口)

Map

HashMap
HashTable
LinkedHashMap
ConcurentHashMap
TreeMap

1.ArrayList/Vector

ArrayList:
1.容量不够扩容为原来的1.5倍（elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);）
2.结构本身由动态数组实现不能序列化（由transient修饰），因此序列化时是对里面的每个元素遍历序列化。
Vector:
1.容量不够扩容为原来的2倍，Vector 底层数据结构和 ArrayList 类似,也是一个动态数组存放数据。不过是在 add() 方法的时候使用 synchronized 进行同步写数据，但是开销较大，所以 Vector 是一个同步容器并不是一个并发容器。
（同步并发：https://blog.youkuaiyun.com/XM_no_homework/article/details/103888289）

2.LinkedList

LinkedList 底层是基于双向链表实现的
LinkedList 插入，删除都是移动指针效率很高。
查找需要进行遍历查询，效率较低。

3.HashMap

(HashMap面试题：https://blog.youkuaiyun.com/suifeng629/article/details/82179996)
在这里插入图片描述
JDK 1.7：HashMap 底层是基于数组+链表实现的。
JDK 1.8：HashMap 底层是基于数组+链表+红黑树实现的(链表到达一定阀值链表变红黑树)。

其中有两个重要的参数：

容量
负载因子

容量的默认大小是 16，负载因子是 0.75，当 HashMap 的 size > 16*0.75 时就会发生扩容(容量和负载因子都可以自由调整)。
hashMap是非线程安全的，表现在两种情况下：
　　1. 扩容：https://zhuanlan.zhihu.com/p/42703011
　　t1线程对map进行扩容，此时t2线程来读取数据，原本要读取位置为2的元素，扩容后此元素位置未必是2，则出现读取错误数据。
　　2.hash碰撞
　　两个线程添加元素发生hash碰撞，都要将此元素添加到链表的头部，则会发生数据被覆盖。
　　　　
红黑树：http://www.tianxiaobo.com/2018/01/11/%E7%BA%A2%E9%BB%91%E6%A0%91%E8%AF%A6%E7%BB%86%E5%88%86%E6%9E%90/
hash冲突：
由于数组的长度有限，所以难免会出现不同的 Key 通过运算得到的 index 相同，这种情况可以利用链表来解决，HashMap 会在 table[index]处形成链表，采用头插法将数据插入到链表中。链表中存储的是键值对

put()和get():
get 和 put 类似，也是将传入的 Key 计算出 index ，如果该位置上是一个链表就需要遍历整个链表，通过 key.equals(k) 来找到对应的元素。

在 JDK1.8 中对 HashMap 进行了优化： 当 hash 碰撞之后写入链表的长度超过了阈值(默认为8)并且 table 的长度不小于64(否则扩容一次)时，链表将会转换为红黑树。

假设 hash 冲突非常严重，一个数组后面接了很长的链表，此时重新的时间复杂度就是 O(n) 。

如果是红黑树，时间复杂度就是 O(logn) 。

大大提高了查询效率

4.HashTable

HashTable与HashMap
1、同步性:**Hashtable是线程安全的，也就是说是同步的，**而HashMap是线程序不安全的，不是同步的。
2、HashMap允许存在一个为null的key，多个为null的value 。
3、hashtable的key和value都不允许为null。

5.TreeMap

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序（自然顺序），也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。不允许key值为空，非同步的；
同样的值的map,顺序不同,equals时，true，说明，treeMap在equals()时是整理了顺序了的。

6. LinkedHashMap

LinkedHashMap 基于 HashMap，但具有顺序（插入的顺序），来解决有排序需求的场景。

它的底层是继承于 HashMap 实现的，由一个双向链表所构成。

LinkedHashMap 的排序方式有两种：

根据写入顺序排序。
根据访问顺序排序。
其中根据访问顺序排序时，每次 get 都会将访问的值移动到链表末尾，这样重复操作就能得到一个按照访问顺序排序的链表。

LinkedHashMap 其实就是对 HashMap 进行了拓展，使用了双向链表来保证了顺序性

7.ConcurrentHashMap

结构图：
在这里插入图片描述
ConcurrentHashMap由 Segment 数组、HashEntry 组成，和 HashMap 一样，仍然是数组加链表。

对Segment(分段)加锁(继承于Reentrantlock) 先访问segment再访问HashEntry

/**
 * Segment 数组，存放数据时首先需要定位到具体的 Segment 中。
 */
final Segment<K,V>[] segments;
transient Set<K> keySet;
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

put()
put()加分段锁，先是通过 key 定位到 Segment，之后在对应的 Segment 中进行具体的 put
虽然 HashEntry 中的 value 是用 volatile 关键词修饰的，但是并不能保证并发的原子性，所以 put 操作时仍然需要加锁处理。

put（）过程：

将当前 Segment 中的 table 通过 key 的 hashcode 定位到 HashEntry。
遍历该 HashEntry，如果不为空则判断传入的 key 和当前遍历的 key 是否相等，相等则覆盖旧的 value。
不为空则需要新建一个 HashEntry 并加入到 Segment 中，同时会先判断是否需要扩容。
最后会解除在 1 中所获取当前 Segment 的锁

get()

get()不加锁,只需要将 Key 通过 Hash 之后定位到具体的 Segment ，再通过一次 Hash 定位到具体的元素上。

由于 HashEntry 中的 value 属性是用 volatile 关键词修饰的，保证了内存可见性，所以每次获取时都是最新值。

ConcurrentHashMap 的 get 方法是非常高效的，因为整个过程都不需要加锁

JDK1.8中抛弃了原有的 Segment 分段锁，而采用了 CAS + synchronized 来保证并发安全性。

8. HashSet

HashSet 是一个不允许存储重复元素的集合，内部由HashMap实现

HashSet成员变量：

    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

其中key为set中添加的值，value为（private static final Object PRESENT = new Object();）
当有重复的值写入到 HashSet 时，value 会被覆盖，但 key 不会受到影响，这样就保证了 HashSet 中只能存放不重复的元素。