Java基礎篇——集合淺談

来源:https://www.cnblogs.com/baixianlong/archive/2019/04/13/10703558.html
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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(不重覆、無序、非線程安全的集合) 底層實現,源碼如下: public clas ...


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(不重覆、無序、非線程安全的集合)

  • 底層實現,源碼如下:

      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();

  • 註意:
    1. 對於HashSet中保存的對象,主要要正確重寫equals方法和hashCode方法,以保證放入Set對象的唯一性
    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(不重覆、有序、非線程安全的集合)

  • 底層實現,源碼如下:

      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
  • 註意:
    1. 首先要正確重寫equals方法和hashCode方法,以保證放入Set對象的唯一性
    2. 需要實現Comparable介面,從而實現有序存儲

LinkedHashSet(不重覆、位置有序、非線程安全的集合)

  • 底層實現,源碼如下:

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

Map

HashMap(無序、線程不安全)

  • Jdk1.7數據存儲結構(採用數組+鏈表)

    hashmap.png
    hashmap2.png

  • Jdk1.8數據存儲結構(採用數組+鏈表+紅黑樹)

    hashmap3.png

    註意:在鏈表長度大於8後,查詢複雜度由O(n)變為O(logn),將鏈表存儲轉換成紅黑樹存儲(也就是TreeMap)

  • 紅黑樹R-B Tree簡介(本質其實是2-3-4樹):

    紅黑樹.png

    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指針或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指針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、線程不安全)

  • 底層就是紅黑二叉樹

LinkedHashMap(有序、線程不安全)

  • 底層實現,源碼如下:

    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(數組+鏈表)

    註意: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參數來控制

Hashtable(線程安全)

  • 底層數據結構同HashMap。線程安全,效率低,沒什麼卵用,需要使用線程安全的Map可以使用ConcurrentHashMap

List

ArrayList(位置有序、可重覆、線程不安全)

  • 底層數據結構是數組,查詢快

LinkedList(有序、線程不安全)

  • 底層數據結構是雙向鏈表,查詢慢,增刪快

Vector(有序、線程安全)

  • 底層數據結構是數組,查詢快,增刪慢

併發集合

ConcurrentHashMap(線程安全)

  • 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(線程安全)

  • 讀寫分離,寫時複製出一個新的數組,完成插入、修改或者移除操作後將新數組賦值給array

Queue

非阻塞隊列

  • PriorityQueue :實質上維護了一個有序列表
  • ConcurrentLinkedQueue :基於鏈接節點的、線程安全的隊列

阻塞隊列

  • ArrayBlockingQueue :一個由數組支持的有界隊列。
  • LinkedBlockingQueue :一個由鏈接節點支持的可選有界隊列。
  • PriorityBlockingQueue :一個由優先順序堆支持的無界優先順序隊列。
  • DelayQueue :一個由優先順序堆支持的、基於時間的調度隊列。
  • 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數據結構的事,你要能把數組、鏈表、二叉樹、紅黑樹等數據結構弄明白,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數據結構、演算法吧!

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