谈一谈--Java集合类

谈一谈–Java集合类

1、集合类有哪些

Java 中的集合类主要有四类: List列表、Queue队列 、Set集合 、Map映射, 它们的各自特点是：List和Queue 是有序的可重复的, Set 是不可重复 ，Map 是无序的 ，键值唯一。

2、集合类的关系

3、主要集合类的特性

3.1、 List列表 ： 有序 可重复

1、ArrayList : 数组列表 ，内部是通过Array实现，对数据列表进行插入、删除操作时都需要对数组进行拷贝并重排序，因此在知道存储数据量时，尽量初始化初始容量，提升性能 。
2、LinkedList : 双向链表  每个元素都有指向前后元素的指针，顺序读取的效率较高，随机读取的效率较低 
3、Vector : 向量 ， 线程安全的列表，与ArrayList 一样也是通过数组实现的
4、Stack : 栈 ， 后进先出 LIFO ， 继承自Vector，也是用数组，线程安全的栈

3.2、 Queue队列：有序 可重复

1、ArrayDeque :  数组实现的的双端队列， 可以在队列两端插入和删除元素 
2、LinkedList : 也属于双端队列 
3、PriorityQueue : 优先队列  ，数组实现的二叉树， 完全二叉树实现的小顶堆(可改变比较方法)

3.3、 Set集合： 无序 不重复

1、HashSet 基于哈希实现的集合， 链表形式
2、LinkedHashSet 
3、TreeSet 红黑树结构 

3.4 、 Map映射/字典： 键值对 ，键唯一

1、HashMap 哈希映射 无序 ， key 和 value 都可以为null 
2、TreeMap 红黑树实现的, 可排序， 红黑树是一种自平衡二叉查找树
3、LinkedHashMap  链表映射 ，继承于HashMap,又实现了双向链表的特性 ，保留了元素插入顺序 
4、IdentityHashMap  使用== 来检查键和值的相等性 ， 成员使用的是严格相等
5、WeakHashMap  垃圾回收线程使用到 

4、重点实现类介绍

4.1 、ArrayList

扩容机制

默认容量10 ，也可以指定容量初始化， 最大 Integer.MAX_VALUE - 8;

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0)   //溢出
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
                Integer.MAX_VALUE :
                MAX_ARRAY_SIZE;
    }
  
    private void grow(int minCapacity) {
        // 获取到ArrayList中elementData数组的内存空间长度
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 扩容至原来的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 再判断一下新数组的容量够不够，够了就直接使用这个长度创建新数组，
        // 不够就将数组长度设置为需要的长度
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //若预设值大于默认的最大值检查是否溢出
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 调用Arrays.copyOf方法将elementData数组指向新的内存空间时newCapacity的连续空间
        // 并将elementData的数据复制到新的内存空间
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

快速失败机制

/**快速失败 ，并发访问时 产生的不一致问题 ， modCount 和 expectedModCount 不一致时抛出异常 ConcurrentModificationException **/
   //检查数组是否被修改
        final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
/**forEach 只在结尾检查一次modCount , 相对以前迭代，少检查，性能更高 **/

4.2 LinkedList

4.3、 HashMap

结构 ：数组+链表，数组+(链表/红黑树)
扩容方式 ： 初始容量 16 ， 装填因子 0.75 ， 桶中数量大于8 ， 转红黑树(先判断容量64，否则先扩容)， 小于6 转链表 ， 扩容按倍增方式扩容

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        //计算key的hashCode, h = Objects.hashCode(key)
        //h >>> 16表示对h无符号右移16位，高位补0，然后h与h >>> 16按位异或
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

   /**
     * 根据key的哈希值和key获取对应的节点
     * getNode可分为以下几个步骤：
     * 1.如果哈希表为空，或key对应的桶为空，返回null
     * 2.如果桶中的第一个节点就和指定参数hash和key匹配上了，返回这个节点。
     * 3.如果桶中的第一个节点没有匹配上，而且有后续节点
     * 3.1如果当前的桶采用红黑树，则调用红黑树的get方法去获取节点
     * 3.2如果当前的桶不采用红黑树，即桶中节点结构为链式结构，遍历链表，直到key匹配
     * 4.找到节点返回null，否则返回null。
     *
     * @param hash 指定参数key的哈希值
     * @param key  指定参数key
     * @return 返回node，如果没有则返回null
     */
    final Node<K, V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K, V>[] tab;
        Node<K, V> first, e;
        int n;
        K k;
        //如果哈希表不为空，而且key对应的桶上不为空
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
                (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            //如果桶中的第一个节点就和指定参数hash和key匹配上了
            if (first.hash == hash && // always check first node
                    ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                //返回桶中的第一个节点
                return first;
            //如果桶中的第一个节点没有匹配上，而且有后续节点
            if ((e = first.next) != null) {
                //如果当前的桶采用红黑树，则调用红黑树的get方法去获取节点
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K, V>) first).getTreeNode(hash, key);
                //如果当前的桶不采用红黑树，即桶中节点结构为链式结构
                do {
                    //遍历链表，直到key匹配
                    if (e.hash == hash &&
                            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        //如果哈希表为空，或者没有找到节点，返回null
        return null;
    }

4.4 HashTable

初始容量 11 ， 扩容 old*2+1 , 基于 synchronized 实现线程安全

4、遍历集合的工具

Iterator 和 Enumeration

5、操作集合的工具

Arrays 和 Collections

6、参考资料

CS-Notes–Java容器