Java 集合基础知识 List/Set/Map

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(Vector，原理类似，元素操作方法上添加了synchronized修饰，保证线程安全，所以效率低)

　　　　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；

　　　　　  1.8采用（（capacity >> 1） + capacity）实现。

　　　　（Vector：capacity + ((capacityIncrement > 0）?  capacityIncrement : capacity)）

　　　　　　capacityIncrement：自定义扩容长度

　　　　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

　　　　　　容量达到0.75时提前扩容；

　　　　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

　　　　a. 单线程下效率高；

　　　　b. 想排序可转换LinkedHashMap使用；

　　　　c. 多线程下可采用 Collections.synchronizeMap(hashMap) 代替

待学习：

　　JDK8中的优化点