Java 集合

1、java集合分类

  • 线程安全的集合对象:
    Vector :是ArrayList的线程安全的实现
    HashTable
    StringBuffer
  • 线程不安全的集合对象
    ArrayList 、LinkedList、HashMap、HashSet、TreeMap、TreeSet、StringBulider;
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2、ArrayList 和LinkedList 区别

https://www.cnblogs.com/sierrajuan/p/3639353.html

ArrayList 实际上是封装了对数组的操作,而LinkedList是采用链表的数据结构,两者截然不同的实现方式

ArrayList属性:元素数组,数组容量; LinkedList属性:头节点,尾节点,链表长度(节点包含属性:前驱节点,后去节点,元素内容);

由于ArrayList实际上就是一个数组(一块连续的内存空间,如果在数组的任意位置插入元素,必然导致在该位置后的所有元素需要重新排列),当添加元素的都会判断是否需要扩容,所以添加性能低,但是读取性能高;

而LinkedList采用链表,添加的直接往最后一个元素添加即可,所 以添加性能高,但是读取的时候要根据序号遍历到对应的节点获取,所以读取性能低;

3、HashMap的实现原理

entry数组+链表 的实现方式;根据一定的算法,将数据散列的分配到数组里,数组中的节点采用链表的方式存储多条数据;


image.png
/* ---------------- Fields -------------- */
  transient Node<K,V>[] table;
  transient int size; // put进去多少数据 ;size <= table.length
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
}
怎么根据hash值找到对应的entry

将对象的key的哈希值与entry数组的长度-1 进行逻辑与&运算,得到一个小于等于entry数组的长度-1的数字
注意这里数组的长度一定是一个2的整数次幂的数,在初始化时传入一个非2的幂的数,jdk会转化为大于输入参数且最近的2的整数次幂的数,以保证在进行与运算时,得到的数均匀分布

put插入数据的过程

首先获取key的hashcode,找到对应的entry,如果entry为空,则直接给entry赋值,如果entry不为空,那么遍历链表,如果对应的key已经存在于链表上,则直接覆盖,否则在链表最末端加上新的值;
在这之后会有个扩容判断,如果当前size已经超过了阈值(默认entry数组的长度的0.75),则进行double扩容;

扩容的过程

新建一个容量是原来两倍的entry数组,然后对原来的entry数组中的元素进行遍历,重新根据hash值计算它应该在新数组的哪个位置上,然后进行放置;
然后将原来数组的数据逐个设置为null,使引用失效;

get获取数据的过程

根据key的hashcode找到对应的entry,然后判断entry链表的第一个节点的key是不是相同,否则循环遍历整个链表直到找到为止!

为什么要用hash分组的方式

分组是为了利用数组的线性查找提高数据的查找效率(数组是连续的一块内存空间),根据key值的hascode可以快速定位到在哪个entry里,不然的话全部遍历时间复杂度为O(n)

为什么entry里的数据要用链表的方式

链表的好处就是利用链表的寻址修改,增删快

为什么hashmap线程不安全
  1. put的时候,A线程已经定位到了要插入的链表位置,这个时候B在同样的位置先执行了插入操作,但是A是不知道的,A继续执行插入就会覆盖调B的数据;
  2. 多线程resize时可能出现死循环,在链表从老的数组拷贝到新数组时,可能出现链表循环引用的问题,导致死循环;
    jdk1.8修复了此问题:用 head 和 tail 来保证链表的顺序和之前一样,这样就不会产生循环引用
    引用
JDK 1.8对hashMap的改动

链表引入红黑树,修复多线程resize死循环问题
在给链表追加数据的时候,如果量表长度超过阈值(8),则就把链表转换为红黑树

4、ConcurrentHashMap原理:

对value 加上 volatile、读取不加锁、

1.7:分段锁,segment 继承自ReentrantLock,segment结构和hashmap类似;获取锁会从自旋锁升级为阻塞锁

1.8:和1.8的hashmap基本一样
不同点:数据结构变化、ReentrantLock 改为了 synchronized、红黑树
put时,根据key定位到node,如果node为空,则cas自旋插入;否则synchronized在链表末尾插入,链表长度超过8转换为红黑树

5、HashSet和HashMap

HashSet其实就是HashMap实现的,它只是封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素,所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存,而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT,它是一个静态的 Object 对象。

6、LinkedHashMap 和 HashMap

  1. LinkedHashMap extends HashMap
  2. LinkedHashMap采用双向链表+散列表的结构来保存数据,保证节点的有序性(hashmap只是用链表来解决哈希冲突);
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