Java基礎篇——集合淺談

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Set（基於Map來實現的，不細說）

HashSet（不重複、無序、非線程安全的集合）

• 底層實現，源碼以下：

  public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
  
        static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
        //賣個關子，這裏爲啥要用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對象的惟一性
  2. HashSet沒有提供get()方法，願意是同HashMap同樣，Set內部是無序的，只能經過迭代的方式得到

TreeSet（不重複、有序、非線程安全的集合）

• 底層實現，源碼以下：

  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對象的惟一性
  2. 須要實現Comparable接口，從而實現有序存儲

LinkedHashSet（不重複、位置有序、非線程安全的集合）

• 底層實現，源碼以下：

  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中預留的構造方法啓用了，於是能夠實現有序插入（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對象的惟一性
  2. 內部實現了有序插入，因此使用時不須要考慮

Map

HashMap（無序、線程不安全）

• Jdk1.7數據存儲結構（採用數組+鏈表）

  
  

• Jdk1.8數據存儲結構（採用數組+鏈表+紅黑樹）

  注意：在鏈表長度大於8後，查詢複雜度由O(n)變爲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(本質實際上是2-3-4樹):

  二叉樹特性：
  （1）左字數上全部的節點的值都小於或等於他的根節點上的值
  （2）右子樹上全部節點的值均大於或等於他的根節點的值
  （3）左、右子樹也分別爲二叉樹
  紅黑樹特色（一種平衡二叉樹）：
  （1）每一個結點要麼是紅的要麼是黑的。
  （2）根結點是黑的。 
  （3）每一個葉結點（葉結點即指樹尾端NIL指針或NULL結點）都是黑的。 
  （4）若是一個結點是紅的，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
  節點操做：
  （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，源碼以下：

  static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
      //這裏維護了一個before和after的Entry， 見名思意， 就是每一個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)

  注意：LinkedHashMap分爲插入的順序排列和訪問的順序排列兩種方式，經過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，須要使用線程安全的Map可使用ConcurrentHashMap

List

ArrayList(位置有序、可重複、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升了併發度,把Map分紅了N個Segment,每一個Segment至關於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、修改或者移除操做後將新數組賦值給array

Queue

非阻塞隊列

• PriorityQueue ：實質上維護了一個有序列表
• ConcurrentLinkedQueue ：基於連接節點的、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 ：一個由連接節點支持的可選有界隊列。
• PriorityBlockingQueue ：一個由優先級堆支持的無界優先級隊列。
• DelayQueue ：一個由優先級堆支持的、基於時間的調度隊列。
• SynchronousQueue ：一個利用 BlockingQueue 接口的簡單彙集（rendezvous）機制。

總結

• 原本想詳細的總結一下各類集合的使用和底層實現，但發現說來講去仍是數據結構的事，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一樣的實現而已。
• 之後有機會仍是直接來搞數據結構、算法吧！

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