ArrayList 和 HaahMap简介

最新推荐文章于 2023-05-29 17:59:40 发布

落叶无痕00

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分类专栏： javaweb初长成文章标签： ArrayList HashMap

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容器框架中的接口和实现接口的类的继承方法（该图片来自于Java程序设计基础第五版）

此文章参考于JavaGuide

1. ArrayList 和 LinkedList的异同

是否线程安全：两者都是不同步的，即不保证线程安全。
底层数据结构：ArrayList的底层是Object数组，LinkList的底层是双向链表结构
插入和删除是否受元素位置的影响：
- ArrayList 采用数组存储，插入、删除元素受元素位置影响。
- LinkedList 采用链表存储，插入。删除不受位置影响。
快速随机访问：ArrayList支持，快速随机访问就是通过元素序列号快速获取元素对象（对应于get（int index）方法）。LinkedList 不支持快速随机访问。
内存空间占用：ArrayList 的空间浪费主要体现在 list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在他的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接前驱和直接后继以及数据）

扩容机制：ArrayList的默认初始容量大小为10；每次扩容为当前容量的1.5倍。

    /**
     * ArrayList扩容的核心方法。
     */
    private void grow(int minCapacity) {
       //elementData为保存ArrayList数据的数组
       ///elementData.length求数组长度elementData.size是求数组中的元素个数
        // oldCapacity为旧容量，newCapacity为新容量
        int oldCapacity = elementData.length;
        //将oldCapacity 右移一位，其效果相当于oldCapacity /2，
        //我们知道位运算的速度远远快于整除运算，整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍，
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //然后检查新容量是否大于最小需要容量，若还是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量当作数组的新容量，
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //再检查新容量是否超出了ArrayList所定义的最大容量，
        //若超出了，则调用hugeCapacity()来比较minCapacity和 MAX_ARRAY_SIZE，
        //如果minCapacity大于MAX_ARRAY_SIZE，则新容量则为Interger.MAX_VALUE，否则，新容量大小则为 MAX_ARRAY_SIZE。
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

2. HashMap

底层数据结构：JDK1.8之前底层是 数组和链表 结合在一起，也就是 链表散列。
- HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash值，然后通过 (n - 1) & hash判断当前元素存放的位置（n：数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法去解决冲突。
- 扰动函数：HashMap 的 hash方法，使用 hash 方法就是为了防止一些实现比较差的hashCode()方法。换句话说，使用扰动函数之后可以减少碰撞。
- 拉链法：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可（链地址法）。
1.8之后，在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈（yù）值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
初始容量：初始容量：16，（长度始终保持为2的n次方），如果用户通过构造函数指定了一个数字作为容量，那么Hash会选择大于该数字的第一个2的幂作为容量。(3->4、7->8、9->16)。
扩容机制：每次扩容为原来的2倍。

HashMap 和 Hashtable 的区别

线程是否安全：HashMap 非线程安全，HashTable是线程安全的，HashTable 内部的方法都经过了 synchronized 修饰。（但要保证线程安全时，也是使用的 ConcurrentHashMap）
效率：因为线程安全的问题，HashMap的效率要比HashTable的效率要高一点。另外，HashTable基本是一个遗留类，尽量不要再代码中使用它
对空键和空值的支持：HashMap中，null可以作为键，但这样的键只有一个，可以有一个或多个键所对应的值为null。但是在HashTable中put 进的键值只要有一个 null，直接抛出 NullPointerException。

HashMap的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量减少碰撞，也就是要尽量吧数据分配均匀。Hash值的范围是 -2^{31(-2147483648)到2}31-1(2147483647),前后加起来是一个大约40亿的映射空间。只要哈希函数映射的比较均匀松散。但问题是一个40亿长度的数组,内存是放不下去的。所以这个散列值是不能直接拿来使用的。用之前还有先对数组的长度取模运算，得到的余数就是存放的位置（对应数组的下标），数组下标计算方法是(n - 1) & hash,(n代表数组长度)。

这个算法应该如何设计呢？

取余啊 % 。但是重点来了取余（%）操作中，如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与（&）操作，也就是说 hash % n == hash & (n - 1)，前提是n 必须是2的n次方。并且采用二进制位操作与& ，相对的能够提高运算效率，这就是为什么 HashMap的长度是2的幂次方。