Java基础知识总结 ——集合

1. List

List是有序的Collection,List一共有三个实现类:ArrayList、Vector和LinkedList。

1.1. ArrayList

ArrayList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。因此他适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。

1.2. Vector

Vector和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。

1.3. LinkedList

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,可以当做堆栈、队列和双向队列使用。

2. Set

Set集合用于存储无序元素,值不能重复。对象的相等性本质是对象hashCode值判断的,如果想要让两个不同的对象视为相等,就必须覆盖Object的hashCode方法和equals方法。

2.1. HashSet

哈希表存放的是哈希值。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equals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。
哈希值相同equals为false的元素就是在同样的哈希值下顺延,哈希一样的存一列。一个hashCode位置上可以存放多个元素。

2.2. TreeSet

TreeSet()是使用二叉树的原理对新add()的对象按照指定的顺序排序(升、降序),每增加一个对象都会进行排序,讲对象插入二叉树指定的位置。
Integer和String对象都可以进行默认的TreeSet排序,而自定义的对象是不可以的,自己定义的类必须实现Comparable接口,并且覆写相对应的compareTo()函数,才可以正常使用。
在覆写compareTo()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。

2.3. LinkedHashSet(继承HashSet)

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,其所有方法操作上又和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,直接调用父类的HashSet的方法即可。

3. Queue

4. HashMap

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。HashMap的结构如下图:
在这里插入图片描述
HashMap里面是一个数组,然后数组中每个元素时一个单向链表。图中每个绿色的尸体是嵌套类Entry的实例,Entry包含四个属性:key,value,hash值和用於单向链表的next。
(1)capacity: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。
(2)loadFactor:负载因子,默认为0.75
(3)threshold:扩容的阀值,等于capacity*loadFactor

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。
根据Java7 HashMap的介绍,我们知道,查找的时候,根据hash值我们能够快速定位到数组的具体下标,但是之后的话,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,为O(n)。为了降低这部分的开销,在Java8中,当链表中的元素超过了8个以后,会讲链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为O(logN)。
在这里插入图片描述

4.1. LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的一个子类,保存了记录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的,也可以在构造时带参数,按照访问次序排序。

5. HashTable

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。

6. TreeMap

TreeMap实现SortedMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator遍历TreeMap时,得到的记录是排序过的。如果使用排序的映射,建议使用TreeMap。
在使用TreeMap时,key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator,否则会在运行时抛出 java.lang.ClassCastException 类型的异常。

7. ConcurrentHashMap

7.1. Segment段

ConcurrentHashMap由一个个Segment组成,Segment代表”部分“或”一段“的意思,所以很多地方会将其描述为分段锁。

7.2. 线程安全(Segment继承ReentrantLock加锁)

简单理解就是,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。
在这里插入图片描述

7.3. concurrencyLevel(默认 16)

concurrencyLevel可以翻译为并行级别、并发数、Segment数等。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为其他值,但一旦初始化以后,它是不可扩容的。
Java8 对 ConcurrentHashMap 进行了比较大的改动,Java8 也引入了红黑树。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章