《Java後端知識體系》系列之Java集合

爲了幾個月後的面試準備的湯姆！

先上集合知識圖譜：有不足的或者錯誤的地方歡迎下方評論指正！

集合

• Collection

  • List
    • ArrayList:
      • 底層實現：底層是可變數組的數據結構，默認的初始化長度爲10，如果沒有設置容量默認是空數組，然後在進行add的時候會擴容到10（此時是創建了一個新的數組，然後將舊的數組複製到新數組中），後面擴容的話是按照0.5倍的大小進行擴容的，是線程不安全的，底層是數組所以查詢效率更高，新增、刪除效率低。
    • LinkedList：
      • 底層實現：底層是雙向鏈表，地址是任意的，採用的是尾插法的的方式，在鏈表中有頭節點、尾節點、指針，所以在插入和刪除時不需要移動數據，所以效率高，但是查詢時需要通過指針來尋找數據，所以效率很低；也是線程不安全的。
    • Vector：
      • 底層實現：底層也是數組實現的，結構跟ArrayList差不多，但是Vector是線程安全的，底層通過使用synchronized鎖維持線程安全，所以性能較低；Vector擴容時會擴容一倍（也就是擴容到當前容量的兩倍），同時在擴容時可以通過設置增長因子來設定擴容。
  • Set
    • HashSet
      • 底層實現：HashSet是通過哈希表實現的，HashSet中的數據是無序的，可以存入null值，但是隻能存入一個null，兩個數據中的值不允許重複，就如數據庫中的唯一約束；同時HashSet放入的對象必須實現hashcode方法，放入的對象都是以hashcode碼作爲唯一標識的。
    • TreeSet：
      • 底層實現：TreeSet是通過紅黑樹實現的(底層繼承了TreeMap，TreeMap是通過紅黑樹來實現的)，在TreeSet中存儲的是排好序的數據同時不允許有重複值，也是非線程安全的，效率上不如HashSet（二叉樹要進行旋轉消耗性能）

• Map

  • TreeMap
    • 實現原理：TreeMap是通過紅黑樹來實現的(瞭解紅黑樹可以看這篇)，紅黑樹是排好序的數據結構，是非線程安全的。
  • HashMap
    • 實現原理：HashMap的實現是通過數組+鏈表+紅黑樹（jdk1.8），非線程安全的，key可以爲null值，默認的負載因子爲0.75，在擴容時都是2的次冪（這是因爲擴大2的次冪的容量後，重新計算數據的hash值的時候只會影響最高位的數據，這樣就減少了重新分配位置的操作，提高了效率。可以看我這篇對源碼的分析）。HashMap中當鏈表的長度大於等於8的時候（同時數組長度大於64不然只會進行擴容）會將鏈表轉換爲紅黑樹，同時當紅黑樹的長度小於6時，又會將紅黑樹轉換爲鏈表，在jdk1.8中採用了尾插法，這樣的做法解決了jdk1.7中頭插法的死循環問題.
  • HashTable
    • 實現原理：HashTable的實現原理跟HashMap類似，主要的區別在於HashTable是線程安全的，內部使用synchronized鎖實現線程安全，因爲使用synchronized所以性能比較差。
  • ConcurrentHashMap：
    • 實現原理：ConcurrentHashMap是屬於JUC併發包的一種，屬於線程安全的結構，底層也是通過數組+鏈表+紅黑樹來實現的（jdk1.8），在ConcurrentHashMap的put方法中會根據hash值計算這個新插入的點在table中的位置i，如果位置i是空的，直接放進去，否則進行判斷，如果i位置是樹節點，按照樹的方式插入新的節點，否則把i插入到鏈表的末尾，同時不允許key或value爲null。對於多線程下的put存在兩種情況：
      • 如果一個或多個線程正在對ConcurrentHashMap進行擴容操作，當前線程也要進入擴容的操作中。這個擴容的操作之所以能被檢測到，是因爲transfer方法中在空結點上插入forward節點，如果檢測到需要插入的位置被forward節點佔有，就幫助進行擴容(在擴容時多線程會幫助進行擴容以及數據的遷移)。
      • 如果檢測到要插入的節點是非空且不是forward節點，就對這個節點加鎖，這樣就保證了線程安全。儘管這個有一些影響效率，但是還是會比hashTable的synchronized要好得多。

搞了兩個小時知識總結，我真是會敲代碼的湯姆貓！！