深入整理java集合容器

前言

辛苦准备两三天，转载希望指明原处。
http://blogs.xzchain.cn

java容器是每个java开发者必须打交道的东西，简单来说容器就是可以装载其他java对象的对象。自jdk1.2开始JCF（Java Collections Framework）为java开发者提供了通用的容器。

思考下为什么需要容器呢？
《thinking in java》书中说：“如果一个程序只包含固定数量的且生命周期都已知的对象，那么这是一个非常简单的数据。”但是事实上，我们平时接触的程序都不是如此简单的，很多程序都是在运行时才知道需要创建什么对象、创建多少对象，因此很可能我们需要在任意时刻任意位置创建任意数量的对象。因此，不能依靠创建命名的引用持有每一个对象，因为不确定性，我们必须要动态的创建对象，保存对象（其实是对象的引用）。

基于上述原因（之一），java提供了一套集合类容器，基本类型包括List、Set、Queue和Map。与编译器支持的数组不同，java容器可以动态调节自己的大小，因此编程中可以将任意数量的对象放置到容器中。借助java泛型这个“语法糖”，java容器能够容纳任何类型的对象，总结下容器主要优点有：

• 降低学习难度，降低编程难度
• 提高API间的互操作性
• 降低设计和实现相关API的难度
• 提高程序性能，增加程序重用性

整体描述

在讨论具体细节前，先看一张完整的集合类图（参考《thinking in java》）：

图里描述了java容器类库，包括抽象类和遗留的构建，反复看懂有助于理解整个集合框架，图里没包括进去的主要有：

• Queue接口及其实现，包括优先权队列PriorityQueue和各种BlockingQueue
• ConcurrentMap接口及其实现ConcurrentHashMap
• CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet
• 为使用enum而提供的Set和Map的特殊实现，EnumSet和EnumMap

标红的部分就是接下来重点介绍的实现。

详细分析

1.迭代器

在说具体容器之前，有必要先了解一下迭代器。作为一种设计模式，迭代器给我们提供了遍历容器中元素的方法， Iterator是作为一个接口存在的，它定义了迭代器所具有的功能，接口如下：

package java.util;    
public interface Iterator {    
    boolean hasNext();    
    E next();    
    void remove();    
} 

迭代器只能通过容器本身得到，每个容器都通过内部类实现了自己的迭代器
因此可以这样遍历一个容器：

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
//省略初始化list……
……
//从list得到其迭代器
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    //
    String element = iterator.next();
    System.out.println(element);
}

如果只是向前遍历List，并不打算修改List对象本身，使用foreach语法会更加简洁。

for(String e : list){
    System.out.println(e);
}

2.ArrayList 和 LinkedList

List实现了将元素维护在特定的序列中，有两种类型的List：ArrayList和LinkedList，总体来说，ArrayList的随机访问效率较好，但是插入、删除元素较慢；LinkedList提供了优化的顺序访问，随机访问逊色于ArrayList，但插入、删除的代价较低。

ArrayList详解

ArrayList是顺序容器，底层通过数组实现，允许放入null值。每个ArrayList都有一个容量capacity，表示底层实现数组的大小，当添加元素的时候，如果capacity不够，会自动增加数组的大小。

对于ArrayList而言，size(),isEmpty(),get(),set()方法的时间复杂度是常数时间，add()方法开销和插入的位置有关，addAll()方法开销和添加的元素数量成正比，其余方法都是线性时间完成。

方法解析

（1）get()

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return (E) elementData[index];
}

该方法根据下标直接从底层数组取出对应的值，rangeCheck方法用来下标越界检查，由于底层数组是Object [],因此返回时要进行类型转换。

（2）set()

public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
    E oldValue = elementData[index];
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

set方法先从底层数组取出之前的值，然后将新值的引用设置到指定位置，返回结果是set之前的值。

（3）add()

ArrayList末尾添加元素的方法是add(E e),指定位置插入元素的方法是add(int index, E e),在添加的过程中，可能会存在capacity容量不足的问题，在每次添加前都要进行容量检查，如果容量不足，需要使用grow()扩容方法进行自动扩容

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    //原来的1.5倍
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        //扩展空间完成后复制
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

在空间容量足够，或者扩容之后，添加元素的过程很好理解：
add(E e)方法直接在底层数组末尾中添加元素e即可，数组size+1；
add(int index, E e)需要先对插入位置之后的元素进行移动，然后完成插入操作，数组size+1，方法有线性时间复杂度。

（4）addAll()

ArrayList允许一次插入多个元素，在末尾添加的方法是addAll(Collection< ? extends E> c)方法，从指定位置添加元素的方法为addAll(int index, Collection< ? extends E> c)方法。其实现思路和add方法类似。时间复杂度和插入位置以及插入的元素数量有关。

（5）remove()
ArrayList的remove也有两个实现方法，remove(int index),该方法删除指定位置的元素,remove(Object o)删除第一个满足o.equals(elementData[index])的元素。

public E remove(int index) {
    //下标越界检查
    rangeCheck(index);
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        //生成新的数组
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
    //清除引用，让GC起作用
    elementData[--size] = null; 
    //返回删除之前的值
    return oldValue;
}

LinkedList详解

LinkedList实现了List接口，因此它也是一个顺序容器，但是同时也可以将其用作栈、队列或双端队列（实现了Deque接口）。LinkedList底层通过双向链表实现。如图所示：

双向链表的实现依赖于内部类Node这个数据结构，源码如下：

private static class Node {
    E item;
    Node next;
    Node prev;
    Node(Node prev, E element, Node next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

LinkedList的first和last引用分别指向链表的第一个和最后一个元素，链表为空时，first和last指向null。

LinkedList中和下标相关的操作都是线性时间，在头部和尾部删除元素只需要常数时间

方法解析

（1）get()

get(int index)返回值的下标处的元素。

public E get(int index) {
    //下标越界检查
    checkElementIndex(index);
    //返回下标处的值（Node中的item）
    return node(index).item;
}

ps：其中node(int index)函数根据index找到该位置的元素，查找方向取决于index靠近头部还是尾部，判断条件为 index < (size >> 1)。

（2）set()

set(int index, E element)将指定下标处的元素修改成指定值。先利用node(int index)找到下标引用，然后修改Node的item，方法返回修改前的值。

public E set(int index, E element) {
    checkElementIndex(index);
    Node x = node(index);
    E oldVal = x.item;
    //直接替换新值
    x.item = element;
    return oldVal;
}

（3）add()

add()方法包含两个，add(E e)方法在链表末尾插入元素，借助last指针，末尾插入只需常数时间；add(int index, E element)方法在指定下标处插入元素，需要先查找位置再执行插入。

add(E e)方法如图:

借助图理解其源码：

public boolean add(E e) {
    final Node l = last;
    final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        //若原链表为空，插入的即为第一个元素
        first = newNode;
    else
        //将last指向新的Node
        l.next = newNode;
    size++;
    return true;
}

add(int index, E element)方法如图：

借助图理解其源码：
主要比add(E e)多了校验下标和使用node函数查找下标位置，其他的插入实现类似。

public void add(int index, E element) {
    //下标越界检查（index >= 0 && index <= size）
    checkPositionIndex(index);
    if (index == size)
        //插入位置是末尾，或列表为空
        add(element);
    else{
        //先根据index找到要插入的位置
        Node succ = node(index);
        final Node pred = succ.prev;
        final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
    }

（4）remove()

remove方法包括删除指定下标处的元素remove(int index)，和删除与指定元素相等的第一个元素remove(Object o)，相等根据o.equals(x.item)判断。其实现基本和add方法相逆，只需要修改链表指针指向要删除的节点的后继节点，并且将后继节点指向删除元素的前驱节点。两种方法都要查找，因此具有线性时间复杂度，remove方法通过unlink(Node< E > x)完成。

E unlink(Node<E> x) {
    final E element = x.item;
    final Node<E> next = x.next;
    final Node<E> prev = x.prev;
    if (prev == null) {//边界条件1:删除的是第一个元素
        first = next;
    } else {
        prev.next = next;
        x.prev = null;
    }
    if (next == null) {//边界条件2:删除的是最后一个元素
        last = prev;
    } else {
        next.prev = prev;
        x.next = null;
    }
    x.item = null;//let GC work
    size--;
    return element;
}

3.HashMap 和 HashSet

HashMap 和 HashSet的区别并不大，HashSet的实现就是依赖于HashMap，利用适配器模式（HashSet里面包含了一个HashMap）。因此搞清楚HashMap基本也就理解了HashSet。

HashMap实现了Map接口，该容器不保证元素顺序，会根据需要对元素进行重新hash，不同时间对同一个HashMap迭代元素顺序可能会不同。

HashMap的底层实现是数组+链表，借助hash表，处理hash冲突使用的是冲突链表方式（另一种解决冲突方法为开放地址法）。

(ps:jdk1.8对hashmap进行了很多优化，当冲突链表长度大于8时使用红黑树解决冲突，从而在链表过长是提高查找效率)

HashMap的结构如图（手动画图……很久没用笔，有点丑）：

这里的两个关键方法时hashCode()和equals(), hashCode方法决定了对象会被放到哪个bucket，超过一个对象放入相同的bucket时即为冲突，equals方法用于区别冲突链表中的对象是否是同一个。我们可以根据需求自定义这两个方法实现自定义的对象hash。
PS：举个例子，我们在给物品归类的时候，一个好习惯就是把同一类物品（例如都是Cd光盘）放到一个统一的储物盒，这个储物盒就是一个bucket，同一类的判断方法在程序里就是hashCode计算哈希值。这样当我们想找CD的时候，只需要找到CD储物盒（hashCode），然后找到具体的CD（equals）。

根据上图，还可以看出是否产生冲突和选定的hash函数以及HashMap的大小有关系，在对HashMap进行迭代时，首先要对整个table进行遍历找到相应的bucket然后再对整个冲突链表遍历，因此对需要频繁迭代的场景，不宜将HashMap初始大小设置过大。

HashMap有连个关键参数，初始容量（inital capacity）、负载因子（load factor），初始容量指定了table的大小，这个参数和哈希函数会影响到冲突的频繁性，负载因子用来指定自动扩容的临界值，当entry（存放键值对的对象）的数量超过capacity*load_factor时，会进行自动扩容和重新哈希。

方法解析

结合上面所示，理解了关键的思想后再看具体实现就容易很多了：

（1）get()

get(Object key)方法根据key返回对应的value，该方法调用getEntry(Object key)得到对于的entry，然后返回entry.getValue();
上面已经分析过了，基本思想是通过hash函数找到bucket的下标，然后遍历冲突链表使用equals方法找到对应的entry。

final Entry getEntry(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    for (Entry e = table[hash&(table.length-1)];//得到冲突链表
         e != null; e = e.next) {//依次遍历冲突链表中的每个entry
        Object k;
        //依据equals()方法判断是否相等
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }
    return null;
}

由于HashMap的table的长度是2的指数，所以table.length-1二进制低位全是1，与hash(k)相与等价于取余操作。因此代码里的hash(k)&(table.length-1)等价于hash(k)%(table.length)。

（2）put()

put(K key, V value)方法将指定的键值对添加到map中，方法首先查找原始数组是否已经包含要插入的值（查找过程类似getEntry），如果有，直接返回。如果没有找打，通过addEntry方法插入新的entry。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);//容量不够时自动扩容，并重新哈希
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = hash & (table.length-1);//计算要插入的bucket
    }
    //在冲突链表头部插入新的entry（使用头插法）
    Entry e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}

（3）remove()
remove(Object key)删除key对应的entry，首先查找该entry（查找过程类似getEntry），然后使用removeEntryForKey(Object key)删除。

final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);//hash&(table.length-1)
    Entry<K,V> prev = table[i];//得到冲突链表
    Entry<K,V> e = prev;
    while (e != null) {//遍历冲突链表
        Entry<K,V> next = e.next;
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {//找到要删除的entry
            modCount++; size--;
            if (prev == e) table[i] = next;//删除的是冲突链表的第一个entry
            else prev.next = next;
            return e;
        }
        prev = e; e = next;
    }
    return e;
}

只要理解了最上面的HashMap结构图，插入和删除的理解并不难，对链表的插入和删除具体实现也很方便，只需要更改指针即可，这里不展开说了。

HashSet

HashSet借助HashMap实现了无重复元素的集合，对HashSet的函数调用本质上是对HashMap调用。

public class HashSet
{
    ......
    private transient HashMap map;//HashSet里面有一个HashMap
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    ......
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
    ......
}

这里就挑选一个add方法分析下如何保证无重复元素的吧，其实思路也不难，我们知道HashMap中的key是肯定唯一的不会重复的，因此HashSet利用了这一特点，在add的时候调用HashMap的put方法，map.put(e, PRESENT)如果有返回值说明HashMap中已经存在该元素，插入失败，如果返回null表明HashMap还没有要插入的元素，因此插入才会成功。

4.LinkedHashMap 和 LinkedHashSet

类似HashMap和HashSet，LinkedHashSet的实现也是借助LinkedHashMap使用适配器模式实现的。分析了LinkedHashMap也就理解了LinkedHashSet，LinkedHashMap是HashMap的子类，二者区别在于LinkedHashMap在HashMap的基础上采用双向链表将冲突链表的entry联系起来，这样保证了元素的迭代顺序跟插入顺序相同。LinkedHashMap的图就不画了，大家脑补在HashMap结构图的基础上，冲突链表加入了双向链表的元素（before、after、next，其中next用于保证entry的链表结构，before、after用于完成双向链表的定义），同时引入了header指向双向链表的头部（哑元）。这样LinkedHashMap在遍历的时候不同于HashMap需要先遍历整个table，LinkedHashMap只需要遍历header指向的双向链表即可，因此LinkedHashMap的迭代时间只和entry数量相关。其他的包括初始容量、负载因子以及hashCode、equals方法基本和HashMap一致。

方法解析

（1）get()

思路同HashMap的get方法。见上文

（2）put()

put(K key，V value)方法插入过程类似HashMap，不同的是这里的插入有两个含义：

• 对于table而言，新的entry插入到指定的bucket时如果产生冲突，使用头插法将entry插入冲突链表头部
• 对于header而言，新的entry需要插入双向链表的尾部（保证迭代顺序）

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);// 自动扩容，并重新哈希
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = hash & (table.length-1);/计算要插入的bucket
    }
    // 1.在冲突链表头部插入新的entry
    HashMap.Entry old = table[bucketIndex];
    Entry e = new Entry<>(hash, key, value, old);
    table[bucketIndex] = e;
    // 2.在双向链表的尾部插入新的entry
    e.addBefore(header);
    size++;
}

其中addBefore将新的entry插入到header前，使新Entry成为链表的最后一个元素。

private void addBefore(Entry existingEntry) {
    after  = existingEntry;
    before = existingEntry.before;
    before.after = this;
    after.before = this;
}

（3）remove()
remove(Object key)删除过程类似HashMap的remove，不同的是这里的删除也有两个含义：

• 对于table来说，删除对应bucket中的entry，然后修改冲突链表引用
• 对于header来说，将entry从双向链表删除，然后修改冲突链表该位置前后元素的引用

final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);// hash&(table.length-1)
    Entry<K,V> prev = table[i];// 得到冲突链表
    Entry<K,V> e = prev;
    while (e != null) {// 遍历冲突链表
        Entry<K,V> next = e.next;
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {// 找到要删除的entry
            modCount++; size--;
            // 1. 将e从对应bucket的冲突链表中删除
            if (prev == e) table[i] = next;
            else prev.next = next;
            // 2. 将e从双向链表中删除
            e.before.after = e.after;
            e.after.before = e.before;
            return e;
        }
        prev = e; e = next;
    }
    return e;
}

LinkedHashSet

LinkedHashSet实现借助了LinkedHashMap，不再累赘。

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    ......
    // LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap
    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }
    ......
    public boolean add(E e) {//适配器方法转换
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
    ......
}

5.TreeMap 和 TreeSet

TreeMap 和 TreeSet是什么关系呢，看到这里相比大家都有了答案，没错TreeSet的也是借助TreeMap实现的的适配器模式的体现。TreeMap懂了TreeSet也了解了，TreeMap实现了SortedMap接口，会根据key的大小对Map中的元素进行排序。key的大小判断在没有传入比较器Comparator的情况下通过自身的自然顺序比较。TreeMap底层通过红黑树实现

红黑树是一颗近似平衡的二叉查找树，任何一个节点的左右子树高度差不会超过二者中较低的那个的一倍，TreeMap的每个节点即为一个键值对，红黑树的特性如下：

• 每个节点要么是黑色，要么是红色
• 根节点必须为黑色
• 红色节点不能连续，即红色节点的孩子和父亲只能是黑色
• 任何节点到树的末端的任何路径包含的黑色节点个数相同

每次对红黑树操作后都要使其满足上述条件，调整红黑树的策略主要是
1.改变节点颜色；2.改变树的结构（左旋操作、右旋操作）

根据红黑树的特点，TreeMap的containsKey(),get(),put(),remove()的时间复杂度都为log(n)

方法解析

（1）get()

get(object key)返回指定key对于的value，该方法调用getEntry的到entry，然后返回entry.value，借助红黑树是二叉查找树，查找过程只需log（n）时间复杂度

final Entry getEntry(Object key) {
    ......
    if (key == null)//不允许key值为null
        throw new NullPointerException();
    Comparablesuper K> k = (Comparablesuper K>) key;//使用元素的自然顺序
    Entry p = root;
    while (p != null) {
        int cmp = k.compareTo(p.key);
        if (cmp < 0)//向左找
            p = p.left;
        else if (cmp > 0)//向右找
            p = p.right;
        else
            return p;
    }
    return null;

（2）put()

put(K key, V value)方法将指定的键值对添加到map中，先进行查找（类似getEntry），如果要插入的元素已经存在则直接返回，否则在红黑树中插入entry，插入完成后若是破坏了红黑树约束需要进行调整。

public V put(K key, V value) {
    ......
    int cmp;
    Entry parent;
    if (key == null)
        throw new NullPointerException();
    Comparable super K> k = (Comparable super K>) key;//使用元素的自然顺序
    do {
        parent = t;
        cmp = k.compareTo(t.key);
        if (cmp < 0) t = t.left;//向左找
        else if (cmp > 0) t = t.right;//向右找
        else return t.setValue(value);
    } while (t != null);
    Entry e = new Entry<>(key, value, parent);//创建并插入新的entry
    if (cmp < 0) parent.left = e;
    else parent.right = e;
    fixAfterInsertion(e);//调整
    size++;
    return null;
}

调整方法即上文中所说的两种（1.改变颜色；2.改变结构）
fixAfterInsertion具体实现包括颜色改变，左旋函数（rotateLeft），右旋函数（rotateRight），这里不展开说了。

（3）remove()
remove(Object key)删除指定key对于的entry，也会先进行查找（getEntry），然后调用deleteEntry(Entry< K,V> entry)删除对应的entry，删除之后破坏红黑树约束时需要调整。

private void deleteEntry(Entry<K,V> p) {
    modCount++;
    size--;
    //若删除点p的左右子树都非空，需要用p的后继节点（大于x的最小的节点）代替p，然后删除
    if (p.left != null && p.right != null) {
        Entry<K,V> s = successor(p);// 后继
        p.key = s.key;
        p.value = s.value;
        p = s;
    }
    Entry<K,V> replacement = (p.left != null ? p.left : p.right);
    // 若删除点p只有一棵子树非空，用p的后继节点代替p，然后删除
    if (replacement != null) {
        replacement.parent = p.parent;
        if (p.parent == null)
            root = replacement;
        else if (p == p.parent.left)
            p.parent.left  = replacement;
        else
            p.parent.right = replacement;
        p.left = p.right = p.parent = null;
        if (p.color == BLACK)
            fixAfterDeletion(replacement);// 调整
    } else if (p.parent == null) {
        root = null;
    } else { //若删除点p的左右子树都为空，直接删除
        if (p.color == BLACK)
            fixAfterDeletion(p);// 调整
        if (p.parent != null) {
            if (p == p.parent.left)
                p.parent.left = null;
            else if (p == p.parent.right)
                p.parent.right = null;
            p.parent = null;
        }
    }
}

其中successor用于计算某节点后继节点，其思路为，如果t的右孩子不空，则t的后继是其右子树中最小的那个元素；如果t的右孩子为空，则t的后继是其第一个向左走的祖先

static  TreeMap.Entry successor(Entry t) {
    if (t == null)
        return null;
    else if (t.right != null) {// t的右孩子不空，则t的后继是其右子树中最小的那个元素
        Entry p = t.right;
        while (p.left != null)
            p = p.left;
        return p;
    } else {// t的右孩子为空，则t的后继是其第一个向左走的祖先
        Entry p = t.parent;
        Entry ch = t;
        while (p != null && ch == p.right) {
            ch = p;
            p = p.parent;
        }
        return p;
    }
}

fixAfterDeletion函数用于在删除操作执行后调整红黑树结构。（其实只有在删除点是黑色的时候才会调用调整函数），这里同上，也不展开说了，感兴趣的可以学习一下《算法》对红黑树的调整。

TreeSet

TreeSet的实现借助了TreeMap，不再累赘

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    ......
    private transient NavigableMap m;
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public TreeSet() {
        this.m = new TreeMap();// TreeSet里面有一个TreeMap
    }
    //方法适配
    ......
    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }
    ......
}

6.WeakHashMap

WeakHashMap是基于弱引用的HashMap，它里面的entry随时可能呗GC，因此对WeakHashMap的调用结果是不确定的，WeakHashMap的使用主要集中在缓存场景

弱引用区别于强引用，如果一个对象具有弱引用，在GC线程扫描内存区域的过程中，不管当前内存空间足够与否，都会回收内存。如利用jdk中的ThreadLocal就是弱引用的。

WeakHashMap的实现与HashMap大同小异。

7.ConcurrentHashMap

HashMap不是线程安全的，HashTable是线程安全的，但是其安全性由全局锁保证，因此效率很低。而ConcurrentHashMap 是将锁的范围细化来实现高效并发的。 基本策略是将数据结构分为一个一个 Segment（每一个都是一个并发可读的 hash table， 即分段锁）作为一个并发单元。 为了减少开销， 除了一处 Segment 是在构造器初始化的， 其他都延迟初始化。 并使用 volatile 关键字来保证 Segment 延迟初始化的可见性问题。
jdk1.8对ConcurrentHashMap做了一些改进：
改进一：取消segments字段，直接采用transient volatile HashEntry< K,V>[] table保存数据，采用table数组元素作为锁，从而实现了对每一行数据进行加锁，进一步减少并发冲突的概率。
改进二：将原先table数组＋单向链表的数据结构，变更为table数组＋单向链表＋红黑树的结构。在冲突链表长度过长的情况，如果还是采用单向链表方式，那么查询某个节点的时间复杂度为O(n)；因此，对于个数超过8(默认值)的列表，jdk1.8中采用了红黑树的结构，那么查询的时间复杂度可以降低到O(logN)，可以改进性能。

java集合容器整体比较

如图：

这里面其实还引出了一些问题，比如使用同步方法进行包装的具体实现方式，以及包装后的容器效率问题等，只能下回分解了～

参考资料：
1.《thinking in java》第四版
2.《算法》 第四版
3. http://www.cnblogs.com/CarpenterLee/p/5440428.html