突击系之【JAVA基础】：集合

java集合URL

图中 …框是接口；----框是抽象类；——框是类；
常用的类：ArrayList,LinkedList,HashMap,HashSet

集合的底层实现

List

List集合	原 理	特点
ArraryList	数组	初始空间10，每次到到达上限扩充1.5倍空间，有序的连续空间数组所以查询快捷，删除添加低效
LinkedList	双向链表	不连续的存储空间，查询低效，删除添加高效

ArraryList数组的添加是线程不安全的：

报错常见异常：
java.util.ConcurrentModificationException

解决线程不安全的办法：

1、 new Vector<>()

     Vector实现了List接口，重写add方法，源码如下：

public synchronized boolean add(E e) {   
    modCount++;    
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);                             elementData[elementCount++] = e;    
    return true;
}

2、Collections

     Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())

final Collection<E> c;  // Backing Collection

public boolean add(E e) {    
    synchronized (mutex) {
        return c.add(e);
    }
}

Collections类下的add方法，c.add 也就是Collection接口下的add

3、new CopyOnWriteArrayList<>()

    写时复制方法， 实现了List接口，重写了add方法,源码如下：

public boolean add(E e) {    
    final ReentrantLock lock = this.lock;    
    lock.lock();    
    try {        
        Object[] elements = getArray();        
        int len = elements.length;        
        Object[] newElements = 
        Arrays.copyOf(elements, len + 1);        
        newElements[len] = e;        
        setArray(newElements);        
        return true;    
    } 
    finally {        
        lock.unlock();    
    }
}

写时复制，字面含义，在添加信息的时候，不是直接在上面进行修改，而知复制出一份来，进行修改。有点读写分离的意思。
使用可重入锁，保证数据的并发安全，获取原数组和数组长度，copyOf到一个新的内存+1的区域，把待插入元素插入数组后返回，释放锁。

Set

set集合	原理	特点
HashSet	底层是hashMap	有序不可重复，在add的时候，是根据map的key进行插入的，value是一个Object类型的常量PRESENT.key是不可重复的可为null
TreeSet	自平衡二叉树	根据大小排序有序，不可重复
LinkHashSet	链表	根据添加顺序，不可重复

HashSet

public static void main(String[] args) {    
    Set<Integer> integers = new HashSet<>();    
    integers.add(2);    
    integers.add(1);    
    integers.add(3);    
    integers.add(4);    
    integers.add(3);    
    integers.add(null);    
    System.out.println("integers = " + integers);
}

integers = [null, 1, 2, 3, 4]

TreeSet

public static void main(String[] args) {    
    TreeSet treeSet = new TreeSet();    
    treeSet.add(2);    
    treeSet.add(1);
    treeSet.add(3); 
    treeSet.add(4);    
    treeSet.add(3);    
    System.out.println("treeSet = " + treeSet);
}

treeSet = [1, 2, 3, 4]

LinkHashSet

public static void main(String[] args) {    
        LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();    
        linkedHashSet.add(2);    
        linkedHashSet.add(1);
        linkedHashSet.add(3); 
        linkedHashSet.add(4);    
        linkedHashSet.add(3);    
        System.out.println("linkedHashSet = " + linkedHashSet);
}

linkedHashSet = [2, 1, 3, 4]

HashSet线程不安全

解决办法同上ArrayList

1. Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
2. new CopyOnWriteArraySet<>();
   注意CopyOnWriteArraySet的底层其实还是CopyOnWriteArrayList

public CopyOnWriteArraySet() {   
    al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}

Map

map集合	原理	特点
HashMap	数组（哈希表）+链表（链表长度>8转化为红黑树）	key,value可null,初始容量大小16，加载因子0.75

HashMap线程不安全

解决办法类似HashSet

1. Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
2. new ConcurrentHashMap<>();
   ConcurrentHashMap是在添加的时候，可以通过putVal()添加，源码如下:

 public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }

 final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node<K,V> p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

在重写的putVal()方法中，通过synchronized保证线程的安全
想要看懂这里源码的意思，先要理解HashMap的底层实现原理，也就是数组+链表