HashMap,Hashset,ArrayList,LinkedList集合的区别

本文详细介绍了Java中几种常用集合类的特点,包括HashSet、ArrayList、LinkedList、HashMap和Hashtable。阐述了它们的数据结构、线程安全性、元素存储方式及适用场景。

HashSet   

        1. HashSet不能够存储相同的元素,元素是否相同的判断:重写元素的equals方法。equals方法和hashCode方法必须兼容,如:equals方法判断的是用户的名字name,那么hashCode的返回的hashcode必须是namehashcode();

        2. HashSet存储是无序的,保存的顺序与添加的顺序是不一致的,它不是线性结构,而是散列结构,(通过散列表:散列单元指向链表)。因此,HashSet的查询效率相对比较高。

        3. HashSet不是线程安全的,不是线程同步的。这需要自己实现线程同步:Collections.synchronizedCollection(),方法实现。

 

ArrayList

         1.  不是线程安全的,不是线程同步的。

         2.ArrayList是通过可变大小的数组实现的,允许null在内的所有元素。

         3.ArrayList中存放顺序和添加顺序是一致的。并且可重复元素。

         4.ArrayList适合通过位子来读取元素。

 

LinkedList

         1.不是线程安全的,不是线程同步的。

         2.LinkedList是通过双向循环链表来实现的。

         3.存放顺序和添加顺序是一致的。可添加重复元素。

         4.适合链表头尾操作和插入指定位置元素的操作。

ArrayListLinkedList之间的数据传递可通过toArray()方法。

 

HashMap

          1.非线程安全,不是线程同步。

          2.添加顺序和保存的顺序是不一致的。

          3.必须重写keyequals方法和hashCode方法。

          4.HashMap的实际容量=容量*因子,默认为16*0.75=12.所以考虑到HashMap的添加的效率问题,根据实际情况来设计它的开始的默认的容量。

           的操作方法根据api来查找。

          5.添加的值中是允许有null的值存在的。

 

Hashtable

          1.是线程安全的,是线程同步的,在实现线程同步的时候是不需要手动来实现线程同步的。因此相对效率低。

          2.添加的顺序和保存的顺序是不一致的。

          3.添加的值中是不允许有null值存在的。

底层原理

HashMap:HashMap实现了Map接口,底层使用的是Hash算法存储数据。HashMap将数据以键值对的方式存储。

HashSet:HashSet实现了Set接口,底层也是用的是Hash算法存储数据。而且HashSet内部有HashMap类型的成员变量,方法也调用了HashMap的方法,存储的时候只不过值为null.

ArrayList:ArrayList实现了List接口,底层使用的是数组,存储空间上是相邻的,所以查询起来会很方便,效率也会比LinkedList要高

LinkedList:实现了List接口,底层使用的是使用双向链表的形式,存储的数据在空间上很可能不相邻,但是他们都有一个引用连在一起,所以增删起来会很方便

<think>我们首先需要回答ArrayList, HashMap, HashSet区别及优缺点,然后按照要求提出3-5个相关问题。 注意:回答必须使用中文,最后必须输出“§§相关问题§§”并列出问题。 下面开始回答: # ArrayListHashMapHashSet区别及优缺点 ## 1. 数据结构与特性 ### (1) ArrayList - **数据结构**:基于动态数组实现 - **特性**: - 有序集合(插入顺序) - 允许重复元素 - 允许null元素 - 通过索引访问元素效率高 - **核心方法**: - `add(E e)`, `get(int index)`, `remove(int index)`, `remove(Object o)` ### (2) HashMap - **数据结构**:基于哈希表的Map接口实现(数组+链表/红黑树,JDK8+) - **特性**: - 键值对存储(Key-Value) - 键唯一,值可重复 - 允许null键null值 - 无序(不保证插入顺序) - **核心方法**: - `put(K key, V value)`, `get(Object key)`, `remove(Object key)` ### (3) HashSet - **数据结构**:基于HashMap实现(使用一个虚拟值作为所有键的值) - **特性**: - 存储唯一元素(不允许重复) - 允许null元素 - 无序(不保证插入顺序) - **核心方法**: - `add(E e)`, `contains(Object o)`, `remove(Object o)` ## 2. 主要区别 | 特性 | ArrayList | HashMap | HashSet | |--------------|--------------------|--------------------|--------------------| | 存储结构 | 动态数组 | 哈希表 | 基于HashMap实现 | | 元素类型 | 单个元素 | 键值对 | 单个元素 | | 顺序 | 有序(插入顺序) | 无序 | 无序 | | 重复元素 | 允许 | 键唯一,值可重复 | 不允许重复元素 | | null处理 | 允许null元素 | 允许一个null键多个null值 | 允许一个null元素 | | 查找效率 | 索引访问O(1),按值查找O(n) | 平均O(1) | 平均O(1) | | 线程安全 | 非线程安全 | 非线程安全 | 非线程安全 | ## 3. 使用场景 - **ArrayList**:需要频繁按索引访问、顺序遍历,且允许重复元素的场景(如:购物车商品列表) - **HashMap**:需要通过键快速查找、更新关联值的场景(如:用户ID到用户信息的映射) - **HashSet**:需要快速判断元素是否存在、去重操作的场景(如:黑名单过滤) ## 4. 优缺点对比 ### ArrayList - **优点**: - 随机访问速度快(O(1)) - 尾部添加元素效率高(平均O(1)) - 内存占用较小(连续内存) - **缺点**: - 中间插入/删除元素效率低(需要移动元素,O(n)) - 按值查找/移除效率低(O(n)) - 需要连续内存空间 ### HashMap - **优点**: - 查找、插入、删除速度快(平均O(1)) - 键值对结构灵活 - **缺点**: - 无序(若需要有序可使用LinkedHashMap) - 内存占用较大(数组+链表/红黑树) - 哈希冲突可能影响性能 ### HashSet - **优点**: - 添加、删除、查找元素速度快(平均O(1)) - 自动去重 - **缺点**: - 无序(若需要有序可使用LinkedHashSet) - 不能通过索引访问 - 内存占用较大(底层基于HashMap) ## 5. 线程安全版本 - **ArrayList** → `CopyOnWriteArrayList` 或 `Collections.synchronizedList` - **HashMap** → `ConcurrentHashMap` 或 `Collections.synchronizedMap` - **HashSet** → `Collections.synchronizedSet` 或基于`ConcurrentHashMap`的并发集合 ## 示例代码 ```java // ArrayList示例 ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("A"); list.add("B"); list.get(0); // "A" // HashMap示例 HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>(); map.put(1, "Apple"); map.put(2, "Banana"); map.get(1); // "Apple" // HashSet示例 HashSet<String> set = new HashSet<>(); set.add("A"); set.add("B"); set.contains("A"); // true ``` §§相关问题§§ 1. 在什么场景下应该优先选择ArrayList而不是LinkedList? 2. HashMap如何处理哈希冲突?JDK8中做了哪些优化? 3. HashSetTreeSet在性能使用场景上有何主要区别? 4. 如何保证集合的线程安全性?请分别说明ArrayListHashMapHashSet的线程安全实现方式。 5. 为什么HashSet的底层实现选择HashMap而不是其他Map结构?</think>### ArrayListHashMapHashSet区别及优缺点 #### 一、核心区别对比 | 特性 | ArrayList | HashMap | HashSet | |--------------|--------------------|--------------------|--------------------| | **实现接口** | List | Map | Set | | **数据结构** | 动态数组 | 数组+链表/红黑树 | 基于HashMap实现 | | **存储方式** | 有序元素序列 | 键值对(Key-Value) | 唯一元素集合 | | **重复元素** | 允许重复 | 键唯一,值可重复 | 不允许重复元素 | | **Null支持** | 允许null元素 | 允许1个null键多个null值 | 允许1个null元素 | | **顺序保证** | 插入顺序 | 无序 | 无序 | | **查找效率** | O(n)按值查找 | O(1)按键查找 | O(1)按元素查找 | #### 二、优缺点分析 **1. ArrayList** - ✅ 优点: - 随机访问快(O(1)索引访问) - 尾部插入/删除高效 - 内存占用连续(缓存友好) - ❌ 缺点: - 中间插入/删除慢(需移动元素) - 扩容成本高(默认1.5倍扩容) - 按值查找效率低(O(n)) **2. HashMap** - ✅ 优点: - 插入/查找高效(平均O(1)) - 键值对存储灵活 - 自动处理哈希冲突 - ❌ 缺点: - 内存占用较大(数组+链表) - 无序存储(需有序用LinkedHashMap) - 线程不安全(需外部同步) **3. HashSet** - ✅ 优点: - 去重功能自动实现 - 元素存在性检查快(O(1)) - 基于HashMap实现(代码复用) - ❌ 缺点: - 内存开销大(存储HashMap.Entry) - 无法直接访问特定元素 - 依赖hashCode()equals() #### 三、使用场景对比 | 场景 | 推荐选择 | 原因说明 | |---------------------|---------------|----------------------------| | 需要索引访问 | **ArrayList** | 随机访问效率O(1) | | 键值对数据存储 | **HashMap** | 按键查找效率O(1) | | 元素去重 | **HashSet** | 自动保证元素唯一性 | | 频繁中间插入/删除 | LinkedList | ArrayList在此场景性能差 | | 需要有序遍历 | LinkedHashMap | HashMap无序,LinkedHashMap保序 | #### 四、内存结构图解 ``` ArrayList +---+---+---+---+ | 0 | 1 | 2 | 3 | ← 索引访问 +---+---+---+---+ HashMap [0] → null [1] → Key1:Val1 → Key2:Val2 ← 桶+链表/树 [2] → null [3] → Key3:Val3 HashSet(内部实现) [0] → E1(PRESENT) [1] → E2(PRESENT) ← 实际存储HashMap<K,Object> ``` #### 五、线程安全方案 | 集合类型 | 非线程安全类 | 线程安全替代方案 | |------------|----------------|------------------------------| | ArrayList | ArrayList | **CopyOnWriteArrayList** | | Map | HashMap | **ConcurrentHashMap** | | Set | HashSet | **Collections.synchronizedSet** | #### 六、典型代码示例 ```java // ArrayList 使用 ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("A"); list.get(0); // "A" // HashMap 使用 HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>(); map.put(1, "Apple"); map.get(1); // "Apple" // HashSet 使用 HashSet<String> set = new HashSet<>(); set.add("A"); set.contains("A"); // true ```
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