List集合,Map集合和Set集合

小鹏求职日记第一阶段——梳理自身能力——1-28

List集合和Map集合和Set集合

1.Java主要有三大类集合,分别为Set,List和Map三种,都位于java.util包中。

三个类的区别分别为Set不是按照顺序排序,并且没有重复对象,但是其一些类可以实现有序(TreeSet)或者也可以通过实现java.util.Comparator<Type>接口来自定义排序方式,只能有一个null。List的对象按照索引位置进行排序,可以有重复对象和null对象。List和Set都实现了collection接口(Map没有继承)。Map自身就是一个独立的接口,Map的每一个Entry都有两个对象,一个为Key其不能重复,一个是Value可以重复。

List的主要实现类:ArrayList、Vector、LinkedList、Stack(继承于Vector)。

ArrayList继承List接口,底层使用数组实现。该集合是可变长度数组。是线程不安全的,查询快,增删慢。面对并发的修改,迭代器很快会失效。其remove方法很有特色,是从删除元素到末尾的元素全部往前移动一个单位,制空最后一个的值,方便GC。ArrayList的add方法流程,先推断容量是否充足,如果充足,就在数组的最后一位添加对象。如果不充足,进行扩容,数组扩容时会将老数组中的元素重新拷贝一份到新数组,每次数组的增量为其容量的1.5倍

LinkedList继承List接口,底层使用环形双向链表,数据结构我们称为节点,对象可以为null在内的所有对象,是线程不安全的查询慢,增删快。双向链表节点对应的类Node的实例,Node中包含成员变量:prev,next,item。其中,prev是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,item是该节点所包含的值。其查找是使用二分查找,先判断index在链表的那一半,然后再在进行遍历,这样最多只要遍历链表的一半节点即可找到。LinkedList的add方法很有趣,如果是新增元素,不需要判断是否容量充足,直接找到最后一个节点,将其指向下一个节点指向新节点,将新节点下一个节点置空。

Vector继承List接口,底层使用的是数组,效率慢,但线程安全。由于使用越来越少,就不多描述了。但是有一点,Vector是线程安全的,所以在多线程使用时,可以考虑使用Vector而不是使用ArrayList(类似于StringBuffer和StringBuilder一样,前者线程安全,可以在多线程中发挥作用而不用担心会出现数据错误的情况)。

Stack继承Vector,实现了List接口。但是这是个特殊的,先进后出。在目前而言,已经被淘汰了,基本没有见到有人使用。

Set的主要实现类:TreeSet、HashSet

Set和List一样,都是继承于Collection,是集合的一种。和List不同的是,Set内部实现是基于Map的,所以Set取值时不保证数据和存入的时候顺序一致,并且不允许空值,不允许重复值。所以其实Set是Map的马甲,我们可以这么认为,Map的Key就是Set。

TreeSet继承于Set接口,但是和一般Set不一样的是,他居然是有序的!回忆一下,我的盆友,就在刚刚提到的Map的马甲Set是就是Map的Key一样的东西,最大的特点之一就是无序。那这个TreeSet怎么就有序了呢?我百度了一下,查出来的资料真的是惊了,和TreeMap有关(常威你还说你不会武功。。。)。TreeSet是线程不安全的。看了一下TreeSet的源代码,感觉不算特别困难,如果有兴趣的盆友可以去这一篇看看其底层代码。(https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3311268.html

HashSet,说实话一看到这个名字我心里就想到HashMap,果然!Set就是Map披着Collection的皮,说自己是List的兄弟,其实就是隔壁老M的儿子!!!先看一下HashMap的底层代码

public HashSet(){map = new HashMap<>();}//对这个就是HashSet的底层创建。。。

markdown 这个加粗有点麻烦啊!!!
有点用不习惯。。。
贴一段HashSet的底层代码

新鲜截图出来的

所以其实Set的底层是依赖于Map实现的,所以Set的实现类基本都能找到对应的Map的实现类。

Map的主要实现类:HashMap,LinkedHashMap和TreeMap

其实对于Map的底层我知之甚少,唯独HashMap了解深入一些。比如hashMap的底层是数组+链表。HashMap的初始其实很简单,就是一个长度为十六的数组(如果你不指定的话,默认为16)。

transient Node<K,V>[] table;//这个就是列表,注意是节点!!!

但是Map要是超过16个怎么办?链表的作用就出来了。hashMap作为建立在hash表上的Map,肯定和hash表完全离不开。
当我们要创建一个新的Entry存入HashMap时,我们首先根据其Key得出hash值,确定这个Entry存到哪个数组位置中,然后就看这个数组位置上是否有key了,没有就占了这个位置,如果有检查这个位置上的Key是否有相同的,如果有,就将值修改为新的value。如果没有,就加一个进去。
但是问题来了,就算我前面16个Entry的Key得出的hash值都没有重复,那么我来17个怎么办。。。这时候就需要链表的协助了。我们依靠链表来补充拥有超多对象的Map。假如我新加入的Entry的相对应的数组上面已经用一个对象了,那么我就在这个对象的后面加上新的对象。所以hashMap是增删查改都很快的,因为其同时拥有数组和链表的好处。便于添加删除的同时,也便于查找

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}//如何得到hash值

看懂这个方法首先需要明白^和>>>这个两个运算符号
^这个符号叫做异或运算符,两个操作数的位中,相同则结果为0,不同则结果为1
比如2^5=7 因为0010^0101=0111

>>>这个符号叫做无符号右移,忽略符号位,空位都以0补齐
比如5>>>2 0101>>>2等于0001=1,5>>> 0101>>>1 0010=2

再来看下hash这个方法,先取key的hashcode,这个是个native的方法,然后再与右移16位的值取异或。
举个例子

int h = "hello".hashCode();
System.out.println("result1 : "+ h);
System.out.println("result2 : "+ (h>>>16));
System.out.println("result3 : "+ (h^(h>>>16)));
/*
结果为
result1 : 99162322
result2 : 1513
result3 : 99163451
*/

此处大家可以去看看这个文章(https://blog.csdn.net/wz249863091/article/details/77483948)讲解很详细,上面那个hash值讲解便是来自于他

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