集合總結--ArrayList、LinkedList、HashMap

 

1、概述

       ArrayList：數組集合。 查詢、修改、新增（尾部新增）快，刪除、新增（隊列中間）慢，適用於查詢、修改較多的場景。

       LinkedList：雙向鏈表集合。查詢、修改慢（須要遍歷集合），新增，刪除快（只須要修改先後節點的連接便可），適用於新增、刪除較多的場景。

       HashMap：結合數組和鏈表的優點，指望作到增刪改查都快速，時間複雜度接近於O(1)。當hash算法較好時，hash衝突較低。適用於增刪改查全部場景。

 

 

2、分敘

    ArrayList

• ArrayList底層實現是基於數組的，所以對指定下標的查找和修改比較快，可是刪除和插入操做比較慢。

• 構造ArrayList時儘可能指定容量，減小擴容時帶來的數組複製操做，若是不知道大小能夠賦值爲默認容量10。

• 每次添加元素以前會檢查是否須要擴容，每次擴容都是增長原有容量的一半。（擴容是建立一個新的數組，並將原來的數組元素遷移到新數組中）

• 每次對下標的操做都會進行安全性檢查，若是出現數組越界就當即拋出異常。

• ArrayList的全部方法都沒有進行同步，所以它不是線程安全的。

• 以上分析基於JDK1.7，其餘版本會有些出入，所以不能一律而論

 

    LinkedList

   數據結構

private static class Node<E> {
  E item;          //元素
  Node<E> next;    //下一個節點
  Node<E> prev;    //上一個節點

  Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
      this.item = element;
      this.next = next;
      this.prev = prev;
  }
}

• LinkedList是基於雙向鏈表實現的，不管是增刪改查方法仍是隊列和棧的實現，均可經過操做結點實現

• LinkedList無需提早指定容量，由於基於鏈表操做，集合的容量隨着元素的加入自動增長（無需執行默認長度，也沒有擴容需求）

• LinkedList刪除元素後集合佔用的內存自動縮小，無需像ArrayList同樣調用trimToSize()方法

• LinkedList的全部方法沒有進行同步，所以它也不是線程安全的，應該避免在多線程環境下使用

• LinkedList根據index查詢時採起的是二分法，即index小於總長度一半時從鏈表頭開始日後查找，大於總長度一半時從鏈表尾往前查找。若是是根據元素查找，則須要從頭開始遍歷

• 以上分析基於JDK1.7，其餘版本會有些出入，所以不能一律而論。

 

 

  HashMap

  數據結構

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
  final K key;      //鍵
  V value;          //值
  Entry<K,V> next;  //下一個Entry的引用
  int hash;        //哈希碼
 
  ...              //省略下面代碼
}

  哈希圖

• 哈希表是由數組和單項鍊表共同構成的一種結構，上圖中一個數組元素鏈表存在多個元素，說明存在hash衝突，理想狀況下每一個數組元素只應包含一個元素
• 擴容緣由：HashMap默認的初始容量爲16，默認的加載因子是0.75。而threshold是集合可以存儲的鍵值對的閥值，默認是初始容量*加載因子，也就是16*0.75=12，當鍵值對要超過閥值時，意味着這時候的哈希表已處於飽和狀態，再繼續添加元素就會增長哈希衝突，從而使HashMap的性能降低。
• 每次擴容都是增長原有容量的一倍。（擴容是建立一個新的數組，並將原來的數組元素遷移到新數組中，根據hash值從新分配）
• hash值的計算方式（字符串是單獨的計算方式，擾動函數就是把全部東西雜糅到一塊兒，提升隨機性）

//生成hash碼的函數
final int hash(Object k) {
  int h = hashSeed;
  //key是String類型的就使用另外的哈希算法
  if (0 != h && k instanceof String) {
      return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
  }
  h ^= k.hashCode();
  //擾動函數
  h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
  return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

 

 

3、總結

       概述中已經描述各個集合的適用場景，這裏重點說一下HashMap。HashMap能夠經過hash值快速定位到數組下標，執行新增、修改、刪除操做。當hash算法較好（hash衝突較少）時，增刪改查的時間複雜度都是O(1)。可是若是鏈表較長，則會增長增刪改查的時間複雜度O（鏈表長度）。原則就是儘可能減小hash衝突，並預先估算hashmap長度，減小擴容操做。