Java集合容器總結—Collection，Map

Java集合

Collection是集合List，Set，Queue最基本的接口；
Map是映射表最基本的接口；
瞭解如下基本數據結構
1.數組：增刪慢，支持隨機查找；
2.鏈表：增刪快，不支持隨機查找，只能順序訪問；
3.哈希表：查詢速度快，在拉鍊法種查詢速度取決於鏈表長度，無序；
4.隊列：可以兩端出入，可以用鏈表和數組實現；
有序無序是指插入順序：先插在前，後插在後；

一.List

1.ArrayList

1.底層是數組；
2.是有序的，可重複；
3.線程不安全；
4.擴容1.5倍；

2.Vector

1.底層是數組；
2.有序，可重複；
3.線程安全，因爲支持線程同步，訪問速度就下來了；
4.擴容2倍；

3.LinkedList

1.底層是雙向鏈表：可以當作隊列，雙向隊列，堆，棧使用；
2.有序，可重複；
3.線程不安全；

二.Set

1.HashSet

1.底層是哈希表；key值通過hashCode()方法得到hash值，也就是數組下標，如果hash值相同，再通過equals方法比較兩個對象是否相同，相同則覆蓋，不同則放入鏈表中；
2.無序，不可重複；
3.存取速度快；
注：哈希相同就會產生哈希衝突，兩種方法：哈希值下移，和拉鍊法（HashMap的時候會介紹）；

2.TreeSet

1.底層是二叉樹；
2.有序，不可重複；
3.按照指定的順序排序，Integer和String可以按默認的TreeSet順序排序，對於自定義的類必須實現Comparable接口，並重寫compare（）函數；
4.底層實現是TreeMap；

3.LinkedHashSet

1.無序；
2.繼承HashSet，方法操作同HashSet，底層是LinkedHashMap實現；

三.Map

1.HashMap

1.無序，鍵值不可重複，值可重複；
2.底層哈希表；
3.線程不安全；
4.允許鍵值爲null，擴容2倍；
5.實現結構：

1. 數組+鏈表——Entry[] table；Entry是鏈表，存儲有：key值，hash值，value和next；
   原理很簡單： key值通過hashCode()方法得到hash值，也就是數組下標，如果hash值相同，再通過equals方法比較兩個對象是否相同，相同則覆蓋，不同則放入鏈表中；放入鏈表的時候 是插在頭部而不是尾部；
   
2. 四個參數
   爲甚麼capacity必須保證2的n次方？
   得到數組下標需要hash%capacity，我們比較兩端代碼
   hash%capacity
   hash%（capacity-1）可以發現，當capacity爲2的n次方時，此操作和取模一摸一樣；但在計算計算機中位運算的速度更快；所以採用下面的與運算；
3. java8實現——數組+鏈表+紅黑樹
   查詢速度取決於鏈表長度，當鏈表長度個數超過8個以後會轉換成紅黑樹，時間複雜度可以從O（n）降到O（logn）
   

2.HashTable

1.底層哈希表；
2.鍵值不可重複，值可重複，無序；
3.線程安全；
4.鍵和值都不能爲null；
5.HashTable是遺留類，繼承自Dictionary類，雖然是線程安全，但併發性不如ConcurrentHashMap；

3.TreeMap

1.底層二叉樹；
2.有序，鍵值不可重複，值可重複；
3.繼承自SortedMap，默認對鍵進行升序排序，可以自定義Comparable接口，重定義排序規則；底層實現是紅黑樹（屬於排序樹的一種），加進去之後使用中序遍歷就可以得到由小到大的順序；

4.添加節點
a以根節點當前節點開始搜索。
b拿新節點的值和當前節點的值比較。
c如果新節點的值更大，則以當前節點的右子節點作爲新的當前節點；如果新節點的值更小，則以當前節點的左子節點作爲新的當前節點。
d重複 2、3 兩個步驟，直到搜索到合適的葉子節點爲止。
e將新節點添加爲第 4 步找到的葉子節點的子節點；如果新節點更大，則添加爲右子節點；否則添加爲左子節點。

4.LinkedHashMap

1.HashMap的一個子類，保存了插入的順序，使用Iterator進行迭代時，得到數據跟插入的順序一樣；
2.哈希表通過Iterator得到的數據就是無序的，比如HashSet，HashMap，因爲他們插入的時候沒有像數組一樣記錄順序；
3.底層是HashMap和雙向鏈表合二爲一；
如何實現，雙向鏈表的節點圖如下，before，after和next的區別是前者可以連接不同hash之間的鏈表，只要將數據put到雙向鏈表中，就可以實現按插入順序訪問該結構；
4.該集合有兩種遍歷方式，
訪問順序遍歷： 每次訪問完map中的元素後，會將該元素置入map的最後一位；
插入順序遍歷： 按插入時的順序遍歷
圖片取自https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80290276

圖片取自https://blog.csdn.net/fengdongsuixin/article/details/95758243

5. 留個問題？LinkedHashMap如何實現LRU緩存？

5.ConcurrentHashMap

1. ConcurrentHashMap 是一個 Segment 數組，Segment 通過繼承ReentrantLock 來進行加鎖，所以每次需要加鎖的操作鎖住的是一個 segment，這樣只要保證每個 Segment 是線程安全的，也就實現了全局的線程安全。
2. concurrencyLevel：segment數。默認是 16，
   也就是說 ConcurrentHashMap 有 16 個 Segments，所以理論上，這個時候，最多可以同時支持 16 個線程併發寫，只要它們的操作分別分佈在不同的 Segment 上。這個值可以在初始化的時候設置爲其他值，但是一旦初始化以後，它是不可以擴容的。
   
3. Java8引入紅黑樹，同HashMap一樣；