Java 集合

Java 集合

集合类存放于 Java.util 包中,主要有 3 种:set(集)、list(列表包含 Queue)和 map(映射)。

  1. Colleciton:Collection是集合List、Set、Queue的基本接口。
  2. Map:映射表的基本接口。
  3. Iterator:迭代器,可遍历集合中的元素。

集合

Collection和Collections有什么区别:

Collection是JDK中集合层次结构中的最根本的接口,定义了集合类的基本方法。
Collections是一个包装类。它包含有各种有关集合操作的静态多态方法,不能实例化,集合框架中的工具类。

各集合特点比较:

  1. List:有序集合,元素可重复
  2. Set:不重复集合,LinkedHashSet按照插入排序,SortedSet可排序,HashSet无序
  3. Map:键值对集合,存储键、值和之间的映射;Key无序,唯一;value 不要求有序,允许重复

List:Java 的 List 是非常常用的数据类型。List 是有序的 Collection。Java List 一共三个实现类:分别是 ArrayList、Vector 和 LinkedList。

  1. ArrayList:是最常用的 List 实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要将已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。
  2. LinkedList:LinkedList 是用链表结构存储数据的,很适合数据的动态插入和删除,随机访问和遍历速度比较慢。另外,他还提供了 List 接口中没有定义的方法,专门用于操作表头和表尾元素,可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
  3. Vector:Vector 与 ArrayList 一样,也是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写 Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此,访问它比访问 ArrayList 慢。

Set:注重独一无二的性质,该体系集合用于存储无序(存入和取出的顺序不一定相同)元素,值不能重复。对象的相等性本质是对象 hashCode 值(java 是依据对象的内存地址计算出的此序号)判断
的,如果想要让两个不同的对象视为相等的,就必须覆盖 Object 的 hashCode 方法和 equals 方
法。一个三个实现类,分别是HashSet、TreeSet、LinkHashSet。

  1. HashSet:哈希表边存放的是哈希值。HashSet 存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序(和 List 显然不同) 而是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的hashcode 方法来获取的, HashSet 首先判断两个元素的哈希值,如果哈希值一样,接着会比较equals 方法 如果 equls 结果为 true ,HashSet 就视为同一个元素。如果 equals 为 false 就不是同一个元素。哈希值相同 equals 为 false 的元素是怎么存储呢,就是在同样的哈希值下顺延(可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中),也就是哈希一样的存一列。
  2. TreeSet:TreeSet()是使用二叉树的原理对新 add()的对象按照指定的顺序排序(升序、降序),每增加一个对象都会进行排序,将对象插入的二叉树指定的位置。Integer 和 String 对象都可以进行默认的 TreeSet 排序,而自定义类的对象是不可以的,自己定义的类必须实现 Comparable 接口,并且覆写相应的 compareTo()函数,才可以正常使用。在覆写 compare()函数时,要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象,则分别返回负整数、零或正整数。
  3. LinkHashSet:对于 LinkedHashSet 而言,它继承与 HashSet、又基于 LinkedHashMap 来实现的。LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素,它继承与 HashSet,其所有的方法操作上又与 HashSet 相同,因此 LinkedHashSet 的实现上非常简单,只提供了四个构造方法,并通过传递一个标识参数,调用父类的构造器,底层构造一个 LinkedHashMap 来实现,在相关操作上与父类 HashSet 的操作相同,直接调用父类 HashSet 的方法即可。

Map:实现类分别为HashMap、ConcurrentHashMap、HashTable、TreeMap、LinkHashMap

  1. HashMap:HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历顺序却是不确定的。 HashMap 最多只允许一条记录的键为 null,允许多条记录的值为 null。HashMap 非线程安全,即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap,可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全,可以用 Collections 的synchronizedMap 方法使HashMap 具有线程安全的能力,或者使用 ConcurrentHashMap。
  2. ConcurrentHashMap:ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的,但是因为它支持并发操作,所以要复杂一些。整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成,Segment 代表”部分“或”一段“的意思,所以很多地方都会将其描述为分段锁。注意,行文中,我很多地方用了“槽”来代表一个segment。简单理解就是,ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组,Segment 通过继承ReentrantLock 来进行加锁,所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment,这样只要保证每个 Segment 是线程安全的,也就实现了全局的线程安全。
  3. HashTable:Hashtable 是遗留类,很多映射的常用功能与 HashMap 类似,不同的是它承自 Dictionary 类,并且是线程安全的,任一时间只有一个线程能写 Hashtable,并发性不如 ConcurrentHashMap,因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。Hashtable 不建议在新代码中使用,不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换,需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap 替换。
  4. TreeMap:TreeMap 实现 SortedMap 接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用 Iterator 遍历 TreeMap 时,得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射,建议使用 TreeMap。在使用 TreeMap 时,key 必须实现 Comparable 接口或者在构造 TreeMap 传入自定义的Comparator,否则会在运行时抛出 java.lang.ClassCastException 类型的异常。
  5. LinkHashMap:LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,在用 Iterator 遍历LinkedHashMap 时,先得到的记录肯定是先插入的,也可以在构造时带参数,按照访问次序排序。

HashMap在Java7中同Entry使用单向链表存储,若数据量大时则会降低索引效率,在Java8之后采用 红黑树存储,ConcurrentHashMap在Java8中也有引用红黑树原理。

各集合实现

ArrayList:底层由数组实现,每个元素都有对应下标,查询快,但是增删涉及到整体的挪动,比较慢

LinkedList:底层由双向链表实现,每个元素都有前后两个节点值,因此增删时仅需要修改涉及元素的节点值即可,但是查询时需要根据节点值轮询

Vector:实现线程安全是因为其大部分方法都使用了synchronized修饰

HashSet:底层由哈希表实现

TreeSet:底层由二叉树实现

LinkedHashSet:底层由继承HashSet和实现LinkedHashMap实现

HashMap:底层由数组+链表+红黑树实现,在Java7时Entry存储在单向链表中,时间复杂度为O(n),Java8中存储在红黑树中,时间复杂度为O(logN)

ConcurrentHashMap:底层与HashMap类似,但是整体分割成好几组SegMent,每个SegMent继承了ReenTrantLock来实现线程安全

TreeMap:实现SortedMap接口

HashTable:线程安全,原因与Vector类似,但是已经不推荐使用,线程安全场景效率没有ConcurrentHashMap高,非线程安全场景使用HashMap

synchronized和ReenTrantLock区别

  1. synchronized为自动加锁解锁,reenTranLocK需要手动lock和unlock
  2. synchronized为非公平锁,reenTranLocK为公平锁,当锁竞争时,等待时间最长的线程优先获取锁
  3. synchronized获取锁过程中不能中断,reenTranLocK可以中断
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值