Collection体系原理了解

Collection体系简介

• Collecion的体系
  • Collection的体系结构
    集合体系
    集合体系中有2大类，Collection和Map，其中Collection下又有List和Set。
  • List/Set约定
    List有序，Set无序。

有序无序意味着存在索引且从0开始

• Collection体系提供的常用方法
  • new: new ArrayList(Collection), new ArrayList()
  • R: size()/ isEmpty()/ contains() / for() / stream()
  • C/U: add()/ addAll()/ retainAll()
  • D: clear()/ remove()/ removeAll()

List

• 最常用的ArrayList
  • 本质上就是一个数组，但是在add的时候会去动态的增加自己的长度(即创建一个新的数组)
• 常见面试题： 动态扩容的实现
  • 创建一个更大的空间，然后把原先的所有元素拷贝过去

Set

• 不允许有重复元素的集合
  • 判断重复调用的是equals()
• 如果要自己实现一个Set，怎么实现?
  1.如果要自己实现一个Set，肯定能想到的是一个简单思路就是每次添加新元素时，查看现有的元素中存不存在目标元素，如果有则不加入。这样的思路的问题是，如果现有的元素已经有很多了的话，那么会比较很多次，性能会受影响。
  2.所以举个例子：假设我们要把所有用户的姓名加入到一个自己实现的Set中来时，我们可以先根据用户的姓来进行比较添加，比如现有赵钱孙李四种姓氏，要添加赵四时，就只需要去跟赵姓中的元素们进行比较，如有相同则不添加，不需要跟整个现有集合进行比较。提高了性能。
  3.上述的例子，就是hashCode的含义，对于Set集合，将Object们对应为一个个的int值，相同的int值对应的就相当于是一个姓氏，新加Object时，就只需要跟相同int值的Object们进行equals比较就好了。而这个将Object对应为int值的方法，就是hashCode()

上述的一个个int值对应的小集合，称为hash桶

• Java世界里的又一重要约定: hashCode
  • 同一个对象必须始终返回相同的hashCode
  • 两个对象的equals返回true，必须返回相同的hashCode
  • 两个对象不等，也可能返回相同的hashCode

哈希算法

• 哈希就是一个单向的映射
  因为int值是有限度的，总共也就42亿中hash值，而对象可能有更多种，所以只能从对象映射到int值，不能反向映射，所以是单向的。
• 例子：见从姓名到姓的哈希运算
• 从任意对象到一个整数的hashCode

HashSet

• 最常用，最高效的Set实现
• HashSet的高效性
  使用Hash算法使得HashSet的查找性能特别高
• 使用HashSet可以进行去重
• HashSet是无序的！如果需要排序得使用LinkedHashSet

Map

• Map的简介与实战：
  • C/U: put()/ putAll()
  • R:
    • get()/ size()
    • containsKey()/ containsValue()
    • keySet()/ values()/ entrySet()

关于keySet()，返回的是一个包含所有key的set，任何对这个set的修改都会反映到原先的Map上，反之亦然，切记！！

• D: remove()/ clear()

HashMap

• 最常用，最高效的Map实现
• 常见面试题：
  • HashMap的扩容（resize()方法，本质思路还是一样的，创建一个更大的HashMap）
  • HashMap的线程不安全性（使用ConcurentHashMap）
  • HashMap在Java7+后的改变： 链表 -> 红黑树
    是为了防止大量对象的hashCode值一样导致性能下降改变的。
• HashMap和HashSet在本质上其实是一种东西

HashMap的key就是一个HashSet

有序集合TreeSet和TreeMap

和LinkedHashSet不同的是，TreeSet会对内部的元素进行一次默认的排序，而不是仅仅按照插入的顺序存储。
另外TreeSet其内部结构是一个二叉树，可以把查找的算法复杂度从o(n)下降到o(logn)（和ArrayList对比）。

Collections工具类的常用工具方法

• emptySet,emptyMap
• synchronizedCollection: 将一个集合变成线程安全的。
• unmodifiableCollection: 将一个集合变成不可变的（Guava的Immutable）。

Collection的其他实现

• Queue/Deque
• Vector/Stack
• LinkedList
• ConcurrentHashMap
• PriorityQueue

Guava

• Lists/Sets/Maps工具类
• ImmutableMap/ImmutableSet
• Multiset/Multimap(对应多个值的Set和Map)
• BiMap（双向的Map，可以从value对应到key）