java集合

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丁起男 09月 22,2020
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java集合

集合类存放于java.util包种,主要有:set(集)、list(列表)、map(映射)

List

java的List是非常常用的数据类型。

List是有序的Collection。

一共有三个实现类:ArrayList、Vector、LinkedList

ArrayList(数组)

ArrayListS 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种。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,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,它还提供了List接口种没有定义的方法,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。

Set

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

HashSet(哈希表)

哈希表存放的是哈希值。HashSet存储的顺序并不是按照存入时的顺序,而是按照哈希值来存的,所以取数据也是按照哈希值取的。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结构为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不同的元素怎么存储:

在同样的哈希值下顺延(可以理解为哈希值相同的元素放在一个哈希桶种)。也是哈希一样的存一列

TreeSet(二叉树)

TreeSet使用的是二叉树,对新add()的对象按照指定的顺序排序,每增加一个对象都会进行排序,将对象插入二叉树的指定的位置

包装类型都给可以进行默认的TreeSet排序,而自定义的对象是不可以的,自定义的类必须实现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

LinkHashSet(哈希表+链表)

对于LinkedHashSet而言,它继承于HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。

LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap的key来保存所有元素,它继承于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,地城构造一个LinkedHashMap来实现。

Map

HashMap(数组+链表+红黑树)

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,但遍历顺序是不确定的。

HashMap最多允许一条纪录的key为null,允许多条纪录value为null。

HashMap非线程安全,即任意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。

结构

java7

HashMap里是一个数组,然后数组中每个元素是一个单向链表。

HashMap中每一个元素就是一个Entry的实例,Entry包含四个属性:key、value、hash值、指向链表下一个元素的next。

  • 当前数组容量:始终保持2^n,可以扩容,扩容后数组大小为当前的2倍
  • 负载因子:默认0.75
  • 扩容阈值:当前数组容量 * 负载因子

java8

java8对HashMap进行了一些修改,最大的不同就是利用了红黑树,所以其由 数组+链表+红黑树组成

java7时可以根据hash值快速定位到数组的具体下标,但是之后,需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的,时间复杂度取决于链表的长度(O(N))。未来降低这部分的开销,在java8中,当链表中的元素超过了8个以后,会将链表转换为红黑树(O(logN)),

ConcurrentHashMap

Segment段

ConcurrentHashMap和HashMap思路差不多,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段组成,Segment代表“部分”或“一段”的意思,所以很多地方都会将其表述为分段锁

线程安全

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

并行度

默认是16,也就是说ConcurrentHashMap有16个Segments,所以理论上,这个时候,最多可以同时支持16个线程并发写,只要它们的操作分别分布在不同的Segment上。

这个值可以在初始化的时候设置,但是一旦初始化后,它是不可扩容的。

每个Segments内部很像HashMap,不过它要保证线程安全,所以除了起来要麻烦些

java8

java8对ConcurrentHashMap进行了较大改动,也引入了红黑树

HashTable(线程安全)

HashTable是遗留类,很多映射的常用功能与HashMap类似,不同的是它继承自Dictionary类,并且是线程安全的,任意时间内只能有一个线程能写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

TreeMap(可排序)

TreeMap实现SortedMap接口,能够把它保存的纪录根据key排序,默认是按key升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator遍历TreeMap时,得到的纪录是排过序的。

在使用TreeMap时,key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap时传入自定义的Comparator,否则会抛出java.lang.ClassCastException类型的异常

LinkedHashMap(纪录插入顺序)

LinkedHashMap是HashMap的一个子类,保存了纪录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的纪录肯定是先插入的。