浅谈java集合中的List和Set

本文深入解析Java集合框架,包括List、Set的主要实现如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet等,探讨它们的底层实现、特性、扩容机制及应用场景,帮助开发者理解集合类的选择与使用。

常用集合的关系图

在这里插入图片描述

有序无序:指的是存放的元素是否按照顺序存放

重复:表示存入的元素是否可以重复出现

一、List

Vector
源码
1- 初始容量大小是10
初始大小是10`

2- 底层使用的是数组、而且数组的类型是Object
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3- 线程安全的
在这里插入图片描述
使用少、原因是因为线程安全(synchronized)重量级锁、效率低、

ArrayList
1- 初始容量大小是
在这里插入图片描述
2- 底层使用的是数组、数组是Object类型的
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3- 是线程非安全的
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如何去让ArrayList变成线程安全的
(1)使用Collections工具类

Collections.synchronizedList(new ArrayList<Object>());
底层使用的是synchronized重量级锁

(2)使用写时复制CopyOnwriteArrayList

底层使用了可重入锁、

new CopyOnWriteArrayList<>()


4- ArrayList的扩容机制
在这里插入图片描述
oldCapacity >> 1 右移运算符 原来长度的一半 再加上原长度也就是每次扩容是原来的1.5

LinkedList

是一种双向链表数据结构的集合、存在并发修改安全问题、也就是非线程安全的。
元素的特点是 前面一个元素的内存地址+本身数据+后一个元素的内存地址

双向链表LinkedList和底层数组ArrayList的优点和缺点对比

底层实现:

LinkedList: 链表(前面一个元素的内存地址+本身数据+后一个元素的内存地址)
ArrayList:数组(首元素的内存地址是已知的,在物理内存上是一块连续的内存空间)

查询修改元素方面

ArrayList的效率高:原因是底层是数组、通过已知首元素内存地址和查询元素的下标可用计算出偏移量、进而得到所查元素的内存地址,直接对元素进行获取和修改其引用值;
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LinkedList则需要挨个遍历
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结论:查询方面ArrayList优于LinkedList

添加和删除元素方面(不考虑在末尾添加和删除)

LinkedList的效率高:链表添加和删除元素、只需要修改上一个元素的(下一个元素的内存地址)和下一个元素的(上一个元素的内存地址)即可。
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ArrayList:添加或删除会导致插入元素的后面的元素发生向后或者向前偏移。
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结论:在不考虑在末尾添加和删除元素下、LinkedList效率高于ArrayList

补充:因为数组是一块连续的内存空间、而在内存中无法找到一块大的连续的内存空间、所以存储空间有限,无法存储大量数据

二、Set

HashSet
1、底层实现是一个HashMap(初始容器大小为16、默认加载因子是0.75)
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关于底层实现的HashMap是个什么样子的
在这里插入图片描述
E:泛型、也表示key、存储的元素。
Object:是下一行的一个常量

2、扩容机制
(扩大到原来的2倍、建议自定义初始大小为2的倍数)
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TreeSet
1、底层实现是一颗二叉树、实现了SortedSet接口(该接口能够让添加的元素按照二叉树的大小排序)
在这里插入图片描述

这里引用了B站上老师画的图解

2、非线程安全的
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(1)补充(写时复制实现线程安全)
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3、元素特点
在这里插入图片描述
元素的底层也是实现了HashMap、 key为存储的元素、value为一个常量

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