java中的集合

物理結構：

• 順序存儲結構
• 鏈式存儲結構

邏輯結構

• 線性結構：通常線性表、棧、隊列、字符串、數組、廣義表
• 非線性結構：樹、圖

一、集合命名規則

• 命名大致上能夠歸類爲AbEf的形式: Ab表明物理結構，Ef表明邏輯結構
• 如ArrayList，就是用數組實現線性表
• LinkedList就是用鏈表實現的線性表

二、native方法：

• arraycopy()@java.lang.System.class
• 將src中的srcPos~srcPos+length-1的數據複製到dest中的destPos~destPos+length-1位置處 ​

public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);

​

三、順序存儲結構：

（1）線性表&棧

ArrayList：

• 內部存儲了一個Object[]
• 提供隨機訪問
• ArrayList中數據的移動大可能是利用System.arraycopy()方法實現，該方法是native方法；
• 擴容；
  • 默認大小是10；
  • 最大容量Integer.MAX_VALUE - 8;
  • 擴容觸發條件：當前要求容量大小大於當前容量大小
  • 正常擴容newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)；
  • 使用System.arraycopy將數據所有移動到新的數組中
• 縮容：手動調用trimToSize()方法，會縮到當前數組實際存儲的數據大小

Vector：

• Vector與ArrayList共同點
  • 二者實現的功能相同，方法的實現也基本一致；
  • 都具備SubList內部類和Itr迭代器內部類
  • 都可以擴容和縮容
• Vector與ArrayList區別：
  • 線程安全：Vector對大部分的方法使用了關鍵字Synchronized聲明
  • 額外的%element%方法：這些方法會被Stack類所使用；

Stack：

• Stack主要使用的是Vector<E>的方法進行具體的實現，自身沒有狀態量
• 線程安全：繼承Vector，故也是線程安全的
• pop方法：使用elementAt+removeElementAt
• push方法：使用addElement
• search方法：從後往前搜索調用lastIndexOf

（2）隊列

ArrayDeque：

• 存儲有一個Obejct[]數組；數組長度必須是2的冪次，由於這樣就方便取餘運算；
• 有一個head和tail指針；
• tail =（tail+1）&(elements.length-1)
• head =（head+1）&(elements.length-1)
• size = (tail-head)&(elements.length-1)
• 擴容：
  • 正常擴容後大小爲原數組長度2倍
  • 利用System.arraycopy方法實現

PriorityQueue：

• 類中存儲有一個Object[]數組
• size爲當前數組中存儲的數據的大小
• 存入的數據類型要求實現了Comparable接口
• 數據的添加和刪除操做伴隨着調堆的操做；
• 具備擴容功能：
  • 擴容大小：當前大小的2倍或者1.5倍
  • 擴容條件：準備存入的數據量大於當前Obejct數組的長度；

（3）Map

HashMap：

• 內部存儲了一個Node<K,V>[] table；
• 內部有定義一個Node內部類和TreeNode內部類
• 後者是一顆紅黑樹
• 數組的下標(散列值)等於hash(key)&n-1
• 會自動擴容：
  • 默認大小是16；大小必須爲2的冪
  • 最大容量是1<<30
  • 填裝因子爲0.75
  • 擴容觸發條件：一旦當前存儲數據大於門限(容量*填裝因子)
  • 正常擴容newCapacity = oldCapacity<<1
  • 每一個桶中的數據分紅兩撥一波繼續留在原散列值下面
  • 另外一波移動到原散列值+oldCapacity位置處
• 不能自動減容
• 紅黑樹的利用：
  • 桶中的元素大於某個固定值，則將該桶中的數據由鏈表存儲結構，轉換成紅黑樹存儲結構
  • 在此以後的全部操做交由紅黑樹進行處理
  • 在擴容的時候，對紅黑樹進行拆分的過程當中
  • 若是最後元素個數小於固定值，則將紅黑樹存儲結構轉換爲普通鏈表存儲結構

HashTable：

• 基本與HashMap相似；
• 線程安全：HashTable的大部分方法使用了Synchronized關鍵字進行標記
• 沒有紅黑樹：HashTable對桶中數據的存儲沒有使用紅黑樹，所以效率相對於hashmap會差一點
• 不支持存儲null：會拋出異常

HashSet：

• 內部存儲了一個HashMap<E,Object>變量
• 一個簡單版本的HashMap
• 只使用了key而沒有使用value部分，value永遠存的都是固定的Object

（4）String

String

• 內部存儲的是一個final char[]字符數組；
• 所以不能修改它指向的字符數組

StringBuidler

• 內部存儲的是一個char[]字符數組
• 所以能夠修改裏面的字符
• 對於數組的拷貝大多依賴於System.arraycopy的方法
• 擴容
  • 默認大小爲16
  • 容量最大值：Integer.MAX_VALUE
  • 正常狀況擴容大小：int newCapacity = value.length * 2 + 2;
  • 擴容觸發條件：準備存儲的字符數大於當前數組的長度
• 縮容：
  • 爲當前存儲數據的大小

StringBuffer

• 與Stringbuilder相似
• 線程安全：方法大多使用了Synchronized關鍵字標記

四、鏈式存儲結構

TreeMap：

• 定義了一個內部類Entry<K,V>
• 該節點定義了這課紅黑樹的存儲結構
• 存儲有該樹的根節點
• 要刪除這顆樹只須要將root指向null便可
• GC以後便會回收該紅黑樹，形成其它節點的引用不可達
• 每次插入、刪除一個樹中節點時
• 都須要對這顆紅黑樹進行必定的調整

TreeSet：

• 內部存儲了一個TreeSet<E,Object>對象
• 一個簡單版本的TreeMap
• 只使用了key而沒有使用value部分，value永遠存的都是固定的Object

LinkedList：

• 內部存儲一個雙向鏈表
• 全部的操做都是對該鏈表進行操做 

LinkedHashMap：

• 數據存儲是HashMap只是有在其上面加了一個鏈表結構
• 每次對該HashMap中的數訪問一次都會改變鏈表結構
• 保證鏈表中的最後面的數據是最近剛被訪問的那個節點的數據
• 具備LRU算法特性（Least recently used，最近最少使用）