java中三个集合的底层原理 超级详细版，适合小白

一、Array List的底层原理

Array List长度可变，而数组长度不可变。

Array List底层是由动态数组实现的，第一次添加元素前，会创建一个初始容量为 10的数组。

后面每次再添加元素前，都会检测数组中已有元素数量+新增元素数量是否大于当前数组长度,如果是，创建一个容量为原数组容量的1.5倍的新数组，将原数组的元素拷贝到新数组中。

二、Linked List的底层原理

LinkedList底层用双向链表实现，具有头指针和尾指针，可以快速的对头节点和尾节点进行操作，链表相对于数组而言，添加和删除效率要高，但是查询效率较低。每一个数据（节点）都包含3个部分，一个是数据本身item，一个是指向下一个节点的next指针，还有就是指向上一个节点的prev指针，另外，双向链表还有一个 first 指针，指向头节点，和 last 指针，指向尾节点

三、 hashmap的底层原理

1、HashMap是基于哈希表实现的，而哈希表的底层是数组加上链表的形式。

HashMap 是 Java 中用于存储键值对的一种数据结构，它基于哈希表实现。理解 HashMap 的底层实现原理可以帮助你更好地使用它，并在需要时进行优化。

1. 哈希表：HashMap 的底层实现是一个数组，称为哈希表。这个数组的每个元素称为桶（bucket）。每个桶可以存储一个链表或者红黑树。

2. 扩容机制：

   1）当哈希表的的元素达到了阈值，16*默认负载因子0.75，也就是12个元素的时候，数组长度扩容为两倍32，阈值变为24 2）还有一种是在没有红黑树的情况下，添加元素后数组中某个链表的长度超过了8，数组会扩容为两倍（比如创建HashMap集合后刚开始添加元素全都在一个链表中，当链表长度是9的时候数组扩容成32，链表长度是10的时候数组扩容成64，此时再添加元素，满足了数组长度为64链表长度到达8的两个条件，链表转换成红黑树）map.put(k，v)实现原理

   1. 键值对存储：HashMap 存储键值对，每个键值对被包装成一个 Entry 对象。Entry 包含键、值和指向下一个 Entry 的指针（如果存在冲突的话，会形成链表）。

3. 哈希函数：在向 HashMap 中插入键值对时，会根据键的哈希值计算出在数组中的索引位置。Java 中的哈希函数会对键的哈希值进行再次处理，以保证散列均匀分布。

4. 处理哈希冲突：当两个不同的键通过哈希函数映射到了同一个桶时，就会发生哈希冲突。HashMap 使用链表法（在 JDK8 中引入了红黑树）来解决哈希冲

HashMap存储数据原理

1、用HashMap存储数据（ put(key，value) ）时，会先操作key调用.hashcode（）方法得出hash值，然后再通过哈希算法转换成数组的一个下标，对应的就是在数组上的的存储位置。

2、如果该位置没有数据，则直接存储。如果该位置有数据，则会发生数据碰撞。

3、数据碰撞的时候遍历该位置上链表中的所有数据，并且通过equals()方法来比对每个数据的key。如果key相同的话，会将链表上该位置的数据进行覆盖。如果key不相同的话，在JDK1.8之前是实行的头插法，数据存储在链表头部，1.8之后实行的是尾插法数据存储在链表尾部。

4、JDK1.8之后，当链表上的节点个数（数据个数）大于等于8时并且数组长度不小于64的时候，链表数据结构自动进行树化转化成红黑树，当链表上的数据小于8个时，又会自动退化成链表

5、如果数组的长度小于64的话链表数据个数达到了8的话也不会转化成红黑树，而是先进行扩容，直到数组长度达到64

1、首先将k，v封装到Node对象当中（节点）。

2、然后它的底层会调用K的hashCode()方法得出hash值。

3、通过哈希表函数/哈希算法，将hash值转换成数组的下标，下标位置上如果没有任何元素，就把Node添加到这个位置上。如果说下标对应的位置上有链表。此时，就会拿着k和链表上每个节点的k进行equal。如果所有的equals方法返回都是false，那么这个新的节点将被添加到链表的末尾。如其中有一个equals返回了true，那么这个节点的value将会被覆盖。

map.get(k)实现原理 1、先调用k的hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。

2、通过上一步哈希算法转换成数组的下标之后，在通过数组下标快速定位到某个位置上。重点理解如果这个位置上什么都没有，则返回null。如果这个位置上有单向链表，那么它就会拿着参数K和单向链表上的每一个节点的K进行equals，如果所有equals方法都返回false，则get方法返回null。如果其中一个节点的K和参数K进行equals返回true，那么此时该节点的value就是我们要找的value了，get方法最终返回这个要找的value。