Java集合基础知识 List/Set/Map详解

Z时代
2024-01-10
分类：综合

一、List Set 区别

List 有序，可重复；

Set 无序，不重复；

二、List Set 实现类间区别及原理

Arraylist 底层实现使用Object[]，数组查询效率高

扩容机制

1.6采用（capacity * 3）/ 2 + 1，默认容量为10；

1.7采用（capacity >> 2 + capacity）实现，位移动效率高于数学运算，右移一位等于乘以2倍；

读取速度快，写入会涉及到扩容，所以相对较慢。

LinkedList底层采用双向链表，只记录 first 和 last（LinkedList.Node）；

Node记录 E item； Node<E> next； Node<E> prev；

写入速度快，但是读取速度相对较慢；

HashSet 无序，不重复。

去重原理：所有值保存至HashMap的key中，利用HashMap的键不重复原理达到去重效果；

ArrayList去重可采用：new ArrayList(new HastSet(list))；

TreeSet 有序，不重复。

底层采用TreeMap；

三、Map 实现原理及实现类对比

1. HashMap 线程不安全，无序

1) 内部保存以数组 HashMap.Entry<K, V>[] 形式


static class Entry<K, V> implements Map.entry<K, V> {
 final K key;
 V value;
 Entry<K, V> next;
 int hash;
 Entry(int h, K k, V v, Entry<K, V> n) {
  value = v;
  next = n;
  key = k;
  hash = h;
 }
}

2) 线程不安全原因：

a 在数据操作方法上未采用synchronized同步标识，当多线程发生hash碰撞时，针对hash相等的key只会有一个能成功；

b 如果上面情况涉及到resize扩容情况，每个线程内都会对内部数组进行重新创建，但只有一个会成功；

3) 扩容（默认大小为16，2的四次方）：

capacity = （capacity * 2 * loadFactor）

loadFactor：系数因子，默认为0.75，时间与空间的权衡结果

4) 可通过LinkedHashMap达到有序效果；

2. Hashtable 内部原理及使用几乎等于HashMap，不同的是所有操作数据方法都进行了 synchronized 修饰，即同步处理，线程安全，但这导致单线程访问情况下效率要低于HashMap；

JDK4将Hashtable实现了Map接口，在JDK5中创建了替代类：ConcurrentHashMap（同步的HashMap）

HashMap想要同步可以采用 java.util.Collections.synchronizeMap(hashMap)（jdk2出现）；

同理：

Collections.synchronizeCollection(Collection<T> c)

Collections.synchronizeList(List<T> list)

Collections.synchronizeSet(Set<T> s)

Collections.synchronizeSortedMap(SortedMap<K, V> m)

Collections.synchronizeSortedSet(SortedSet<T> s)

迭代HashMap采用快速失败机制，而hashTable不是；

注：快速失败模式指设计用来即时报告可能会导致失败的任何故障情况，通常会用来停止正常的操作而不是尝试继续做可能有缺陷的工作。与iterator有关，如一个iterator在集合对象上创建了，其他线程欲“结构化”的修改此集合对象，会抛出修改异常（ConcurrentModificationException）

3. 建议优先考虑使用HashMap