Java基礎篇——集合淺談

摘要： 原創不易，如需轉載，請註明出處 https://www.cnblogs.com/baixianlong/p/10703558.html ，否則將追究法律責任！！！ Set（基於Map來實現的，不細說） HashSet（不重複、無序、非執行緒安全的集合） 底層實現，...

原創不易，如需轉載，請註明出處 https://www.cnblogs.com/baixianlong/p/10703558.html ，否則將追究法律責任！！！

Set（基於Map來實現的，不細說）

HashSet（不重複、無序、非執行緒安全的集合）

• 底層實現，原始碼如下：

  public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
  
  static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
  //賣個關子，這裡為啥要用transient關鍵字? 評論區見哦！
  private transient HashMap<E,Object> map;
  private static final Object PRESENT = new Object();
  
  public HashSet() {
  map = new HashMap<>();
  }
  public boolean add(E e) {
  return map.put(e, PRESENT)==null;
  }
  ...
  }

  不用多說，是不沒想到，原來HashSet是基於HashMap實現的，元素都存到HashMap鍵值對的Key上面，而Value時有一個統一的值private static final Object PRESENT = new Object();

• 注意：
  1. 對於HashSet中儲存的物件，主要要正確重寫equals方法和hashCode方法，以保證放入Set物件的唯一性
  2. HashSet沒有提供get()方法，願意是同HashMap一樣，Set內部是無序的，只能通過迭代的方式獲得

TreeSet（不重複、有序、非執行緒安全的集合）

• 底層實現，原始碼如下：

  public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
  
  private transient NavigableMap<E,Object> m;
  private static final Object PRESENT = new Object();
  TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
  this.m = m;
  }
  
  public TreeSet() {
  this(new TreeMap<E,Object>());
  }
  public boolean add(E e) {
  return m.put(e, PRESENT)==null;
  }
  }

  我去，又是這個尿性，基於TreeMap來實現的

• 注意：
  1. 首先要正確重寫equals方法和hashCode方法，以保證放入Set物件的唯一性
  2. 需要實現Comparable介面，從而實現有序儲存

LinkedHashSet（不重複、位置有序、非執行緒安全的集合）

• 底層實現，原始碼如下：

  public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
  
  private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;
  
  public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
  super(initialCapacity, loadFactor, true);
  }
  public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
  super(initialCapacity, .75f, true);
  }
  public LinkedHashSet() {
  super(16, .75f, true);
  }
  public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
  super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
  addAll(c);
  }
  }

  都是super,實現了把HashSet中預留的構造方法啟用了，因而可以實現有序插入（LinkedHashMap再談究竟）

• 注意：
  1. 首先要正確重寫equals方法和hashCode方法，以保證放入Set物件的唯一性
  2. 內部實現了有序插入，所以使用時不需要考慮

Map

HashMap（無序、執行緒不安全）

• Jdk1.7資料儲存結構（採用陣列+連結串列）

  

• Jdk1.8資料儲存結構（採用陣列+連結串列+紅黑樹）

  

  注意：在連結串列長度大於8後，查詢複雜度由O(n)變為O(logn)，將連結串列儲存轉換成紅黑樹儲存（也就是TreeMap）

• 紅黑樹R-B Tree簡介(本質其實是2-3-4樹):

  

  二叉樹特性：
  （1）左字數上所有的節點的值都小於或等於他的根節點上的值
  （2）右子樹上所有節點的值均大於或等於他的根節點的值
  （3）左、右子樹也分別為二叉樹
  紅黑樹特點（一種平衡二叉樹）：
  （1）每個結點要麼是紅的要麼是黑的。
  （2）根結點是黑的。 
  （3）每個葉結點（葉結點即指樹尾端NIL指標或NULL結點）都是黑的。 
  （4）如果一個結點是紅的，那麼它的兩個兒子都是黑的。 
  （5）對於任意結點而言，其到葉結點樹尾端NIL指標的每條路徑都包含相同數目的黑結點
  節點操作：
  （1）左旋
  （2）右旋
  （3）變色

TreeMap（有序、執行緒不安全）

• 底層就是紅黑二叉樹

LinkedHashMap（有序、執行緒不安全）

• 底層實現，原始碼如下：

  static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
  //這裡維護了一個before和after的Entry， 見名思意， 就是每個Entry<K,V>都維護它的上一個元素和下一個元素的關係。這也是LinkedHashMap有序的關鍵所在。
  Entry<K,V> before, after;
  Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
  super(hash, key, value, next);
  }
  }

  LinkedHashMap是繼承HashMap， 也就是說LinkedHashMap的結構也是和HashMap那樣(陣列+連結串列)

  注意：LinkedHashMap分為插入的順序排列和訪問的順序排列兩種方式，通過accessOrder引數來控制

Hashtable（執行緒安全）

• 底層資料結構同HashMap。執行緒安全，效率低，沒什麼卵用，需要使用執行緒安全的Map可以使用ConcurrentHashMap

List

ArrayList(位置有序、可重複、執行緒不安全)

• 底層資料結構是陣列,查詢快

LinkedList（有序、執行緒不安全）

• 底層資料結構是雙向連結串列,查詢慢,增刪快

Vector（有序、執行緒安全）

• 底層資料結構是陣列,查詢快,增刪慢

併發集合

ConcurrentHashMap（執行緒安全）

• 利用了鎖分段的思想提高了併發度,把Map分成了N個Segment,每個Segment相當於HashTable

CopyOnWriteArrayList(執行緒安全)

• 讀寫分離，寫時複製出一個新的陣列，完成插入、修改或者移除操作後將新陣列賦值給array

Queue

非阻塞佇列

• PriorityQueue ：實質上維護了一個有序列表
• ConcurrentLinkedQueue ：基於連結節點的、執行緒安全的佇列

阻塞佇列

• ArrayBlockingQueue ：一個由陣列支援的有界佇列。
• LinkedBlockingQueue ：一個由連結節點支援的可選有界佇列。
• PriorityBlockingQueue ：一個由優先順序堆支援的無界優先順序佇列。
• DelayQueue ：一個由優先順序堆支援的、基於時間的排程佇列。
• SynchronousQueue ：一個利用 BlockingQueue 介面的簡單聚集（rendezvous）機制。

總結

• 本來想詳細的總結一下各種集合的使用和底層實現，但發現說來說去還是資料結構的事，你要能把陣列、連結串列、二叉樹、紅黑樹等資料結構弄明白，這些所謂的集合也就是不同的實現而已。
• 以後有機會還是直接來搞資料結構、演算法吧！

個人部落格地址：

csdn: https://blog.csdn.net/tiantuo6513

cnblogs: https://www.cnblogs.com/baixianlong

segmentfault: https://segmentfault.com/u/baixianlong

github: https://github.com/xianlongbai