java 集合底层机制
2023-05-19 本文已影响0人
robertzhai
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)。
- Collection:Collection 是集合 List、Set、Queue 的最基本的接口。
- Iterator:迭代器，可以通过迭代器遍历集合中的数据
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Map:是映射表的基础接口
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ArrayList(数组)
- 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。
Vector(数组实现、线程同步)
- 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。
LinkList(链表)
- 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。
HashSet(Hash 表)
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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。
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- HashSet 通过 hashCode 值来确定元素在内存中的位置。一个 hashCode 位置上可以存放多个元素。
TreeSet(二叉树)
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HashMap(数组+链表+红黑树)
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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。我们用下面这张图来介绍
HashMap 的结构。
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ConcurrentHashMap
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HashTable(线程安全)
- 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。
LinkedHashSet (记录插入顺序 hash表和双向链表)
- LinkedHashSet是HashSet的子类
- LinkedHashSet底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表
- LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,同时使用链表维护元素的次序, 这使得元素看起来是以插入顺序保存的。(有序)
- LinkedHashSet 不允许添重复元素
1.在LinkedHastSet中维护了一个hash表和双向链表(LinkedHashSet有head 和tail )
2. 每一个节点有pre和next属性,这样可以形成双向链表
3. 在添加一个元素时，先求hash值，在求索引.确定该元素在hashtable的位置，然后将添加的元素加入到双向链表(如果已经存在，不添加[原则和hashset一样])
tail.next = newElement //简单指定
newElement.pre = tail
tail = newEelment;
4. 这样的话，我们遍历LinkedHashSet 也能确保插入顺序和遍历顺序一致
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LinkHashSet(HashSet+LinkedHashMap)
- 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。
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