Java的容器归纳-1

这篇笔记从数据结构的角度对常用容器进行归纳，基于java14。

常用数据结构:

有序型： 栈、堆、队列、双端队列；
有序表在实现上有两个选择，链表或者数组（顺序表）。

数组：物理空间连续，可以使用偏移量随机访问$x[i]$，时间复杂度O(1)，但是容量固定，所以存在扩容的问题，这点是基于数组实现的容器类都需要关注的。
链表显然没有扩容问题，但是访问$x[i]$需要遍历前$i$个元素，时间复杂度O(n)。

无序型： Map，Set；
实现上也有两种选择，基于Hash表（实际上还是数组）和基于树模型。
基于Hash表的方法通过键的哈希值可以得到位置偏移量，访问时间O(1)，用了数组就存在扩容问题。基于树模型的在Java中使用红黑树，访问时间O(lgn)。java在Set的实现上偷懒，直接使用Map存储，将值置为一个固定值。

栈的实现：
Stack：先进后出

Stack

Vector实现类

AbstractList

AbstactCollection

AbstractList是List接口对应的抽象类，AbstractCollection同理。主要是实现了部分方法，降低继承的难度 （List接口的方法太多啦！！！）
其中Vector是可实例化的类，内部的存储结构是Object[] (需要扩容），值得一提的是Vector实现了RandomAccess接口，这是一个标记接口 （什么方法也没有，只表明我能干什么，果然是强语言类型）。

两个常用的基础数据结构实现

ArrayList:

ArrayList

AbstractList

AbstactCollection

看名字显然内部实现是Object[], 同样实现了RandomAccess。默认容量为10，初始为空，在添加第一个时才grow。每次扩容都是1.5倍增长。

LinkedList：

ArrayList

AbstractSequentialList

AbstractList

AbstactCollection

  链表实现， 没有扩容问题。无法用位置偏移量随机访问，所以加了一个AbstractSequentialList支持链表的访问逻辑（遍历），只需要子类中实现Iterator。实际上 LinkedList 还是重写了get方法，用遍历的方式来做，每次调用都会从头遍历。
　  链表随机访问get(i)需要逐个遍历直到找到相应位置的元素，如果只想顺序遍历整个链表显然调用get不是一个好方法。
具体的方法应该使用增强的for语句(实现上也是迭代器，需要实现Iterable接口)或者调iterator()获得一个迭代器，自己实现存取控制，比for的可操作性更高。

下面的Deque(Interface)、Queue(Interface)都是接口
堆的实现：
PriorityQueue 小根堆

PriorityQueue

AbstractQueue

Queue

存储由Object[]实现，放入的对象要实现Comparable接口，或者构建时传入一个Comparator对象用于比较两个对象的大小。

双端队列：

ArrayDeque

Deque

LinkedList

Queue

数组实现： ArrayDeque
链表实现： LinkedList
双端队列完全可以用上述的两个基本结构来实现，(当然我没研究线程安全的问题）。

Map
HashMap 用数组存储，拉链法处理冲突，当一个坑位的元素过多（冲突），个数超过8，这个坑位会被转换成Tree（红黑树）。（实际上不一定，还会还会判断下总个数，总个数少的时候会选择扩容）。
数组扩容为阈值0.75（为啥不像ArrayList一样满了再扩容，等满了再扩容就要冲突到死了，想象下只剩一个坑位的时候），每次扩容坑位数目变成2倍（ArrayList是1.5倍，因为hashMap有冲突问题，希望更大的空间），初始容量为16。

TreeMap: 基于红黑树的实现，每个键要么本身可比较，要么传入一个comparator对象，专门负责比大小。因为是个二叉搜索树，搜索起来也不算太慢，并且不会像HashMap那样占空间，总的来说就是时间换空间。

HashSet： 由HashMap实现存储，用的时候value被设置为一个Object常量对象（可真会偷懒）。

TreeSet：同样内部使用HashSet实现存储。