优化HashMap与ArrayList性能及并发容器理解-优快云博客

HashMap

HashMap中的属性：

1.capacity:容量，Node数组的大小（桶的数量），值为2的N次幂
2.threshold:扩容阈值，等于capacity * load factor 当size大于此值时进行扩容
3.loadFactor：负载因子，默认为0.75f
4.size属性是指map中的键值对个数
5.initialCapacity hashMap初始化时设置的容量大小(Node数组的长度),initialCapacity = (需要存储的元素个数 / 负载因子) + 1，如果可以确定要存储的键值对个数可以通过该公式计算出
容量，然后threshold如果暂时无法确定初始值大小，请设置为16（即默认值）。如果，需要放置1024个元素，由于没有设置容量初始大小，
随着元素的不断增加，容量7次被迫扩大,resize需要重建hash，严重影响性能。
官方的建议是initailCapacity设置成2的n次幂;。

HashMap常见问题：

阿里巴巴开发规范中，推荐用户在初始化HashMap时，应指定集合初始值大小。
一、原因
当我们new一个HashMap没有对其容量进行初始化的时候，系统会默认创建一个16大小的集合。当我们使用的集合太小时，就会造成内存的浪费，而当HashMap的容量超过临界值时，HashMap就会扩容到下一个2的指数幂（2->4,4->8,8->16）。扩容（resize）时，HashMap会重新建立hash表，重新计算没个元素的位置，这是很消耗资源的。
二、合理的设置
当我们使用HashMap(int initialCapacity)来初始化容量的时候，jdk会默认帮我们计算出一个相对合理的值当做初始容量。当HashMap的容量值超过了临界值（threshold)时就会扩容，
threshold = HashMap的容量值0.75，比如初始化容量为8的HashMap当大小达到80.75=6时将会扩容到16。当我们设置HashMap的初始化容量是遵循expectedSize(预期大小)/0.75+1，比如expectedSize是6时 6/0.75+1=9，此时jdk处理后会被设置成16，大大降低了HashMap被扩容的几率。
当我们通过HashMap（int initialCapacity）设置初始容量时，HashMap不一定会采取我们设置的初始容量，会根据计算得到一个新的值（2的指数幂），以保证hash的效率。
PS.为什么容量一定要是2的指数幂？
简答：1.节约空间 2.让元素分布均匀，put和get获取map数组小标方式 h & (length-1),h:为插入元素的hashCode,length:为map长度;&：与操作,如果length为2的次幂则length-1
转化为二进制必定是11111……的形式，再与h的二进制与操作效率会非常的快，而且空间不浪费；
如果length不是2的次幂，比如length为15，则length-1为14，对应的二进制为1110，再与h与操作，最后一位都为0，而0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大，更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，
减慢了查询的效率！这样就会造成空间的浪费。

ArrayList

初始时构造可以设置(initialCapacity参数)集合的大小，来避免多次的扩容浪费性能。
由数组组成，新增的时候如果空间不够 1.5倍数进行扩容，原数组数据通过Arrays.copyWrite到新的数组中
遍历的时候不能做修改操作，否则会抛异常，遍历的时候会记录当前的modCount,以为做修改操作会改变modCount值，比较发现改变抛出异常！

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，
而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，
再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。
所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

当每次添加一个元素时才动态扩展数组大小为1.每次扩展为size()+1；这里不管数组大小是否足够，每次都会新建一个数组，大小为原数组+1。
注意到没，每次添加元素时都会复制原数组，在原数组上+1，进行添加元素。
在添加的时候加锁，但是读取元素时读取的还是老数组，所以读不用加锁，不影响读的问题。但是缺点也很明显，就是在某一个时刻内存中会多了一个数组，随着list的数组量多时，在添加一个元素时，内存会一倍的被占用。

数据一致性问题。CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。所以如果你希望写入的的数据，马上能读到，请不要使用CopyOnWrite容器。
读的时候不需要加锁，因为读取到时候读的是array数组。如果这个时候有数据添加或者删除，操作的都是新数组，并不会影响到我们读。

Set和List的重要区别：不重复

HashSet 基于HashMap实现、非线程安全，初始化时初始化一个hashMap,存储key是传入的value,value是object
CopyOnWriteArraySet 基于CopyOnWriteArrayList 线程安全
ConcurrentSkipListSet 基于ConcurrentSkipListMap 线程安全，有序，查询快