总结笔记(二) - Java 集合总结

文章目录

  • Java 集合总结
    • Java 有哪些集合,继承关系是怎么样的
    • 平时常用的集合有哪些
      • List
        • ArrayList
        • LinkedList
      • Set
        • HashSet
        • TreeSet
      • Map
        • HashMap
        • LinkedHashMap
        • Hashtable
        • TreeMap
    • 碰到的常见问题
      • 线程安全问题
      • ConcurrentHashMap
        • 1.7 实现原理是:
        • 1.8 实现原理是:

Java 集合总结

Java 有哪些集合,继承关系是怎么样的

总结笔记(二) - Java 集合总结_第1张图片

平时常用的集合有哪些

  • Collection
    • List 可以重复添加元素
      • ArrayList
      • LinkedList
    • Set 不能重复添加元素
      • HashSet 不接受 null
      • TreeSet
  • Map 以键值对的形式保存值
    • HashMap
      • LinkedHashMap
    • TreeMap
    • Hashtable

List

ArrayList

数组实现,初始容量为 10,不够的时候扩容,扩容就是数组在当前长度基础上增大一倍。添加数据的时候,先判断容量是否够,不够就扩容,扩容完成后再添加。

LinkedList

链表实现。尾插法,即新节点插入到链表尾部。

Set

HashSet

1.8 底层基于 HashMap 实现,HashMap 的 value 都是同一个对象。

TreeSet

1.8 默认是 TreeMap 实现,也可以给构造方法传入一个 NavigableMap(接口) 的实现实例。

Map

HashMap

最常用的一种结构,以数组为基础,数组元素为链表的复合结构。

需要注意的是:

初始容量为 16,默认承载因子为 0.75 ,需要注意的是,在指定容量的时候,如果不是 2 的指数,会计算一个大于指定容量,但是同时又是符合要求里面最小的一个 2 的指数作为容量。

当元素个数大于或等于当前容量 * 承载因子,就会扩容。

1.7 插入数据的时候是头插法,即新的节点在链表头部。1.8 及以后是尾插法,即新的节点在链表尾部。这个修改是为了解决扩容的时候可能会发生的死循环的问题。

1.8 及以后,当同一个链表元素个数大于等于 (8 - 1) 的时候,会变成红黑树来存储,目的是提高效率。红黑树的转变是先比较 key 的 hash 大小,如果相同就尝试比较 key 自身。

无论是扩容,还是转成红黑树,都是先把节点放进去后再做扩容或者转换。

hash 碰撞,是指不同的 key, key 的 hash 和数组大小再次计算后,得出的索引一致。 hash 碰撞越少,HashMap 的效率越高。1.7 1.8 hash 算法有区别。

LinkedHashMap

基于 HashMap 实现的,同时还是一个双向循环链表(比HashMap的节点多了个 before 和 after 节点),在开启排序的情况下,最近使用过的节点(put、get)会放在链表尾部。

这个特性很适合 LRU 算法的实现,大概原理就是 LinkedHashMap 开启排序,然后最近使用的元素都在链表尾部,当链表长度大于指定长度的时候,就从链表头部开始删除,因为链表头部是最近没有使用的。

Hashtable

synchroinzed 实现线程安全,效率低下。

TreeMap

TreeMap 1.8 底层实现是一个红黑树,排序的规则是比较 key 的 “大小”。并且要求 key 的类型是需要可以比较的,并且 key 值不能为 null。

和 HashMap 一样,先插入数据后在重排序。

碰到的常见问题

线程安全问题

由于以上的都不是线程安全的,所以多线程的时候容易出问题,对于安全的线程有以下的几种

  • List
    • Vector 通过方法添加 synchizoned 关键字实现,效率低下。
    • CopyOnWriteArrayList 每次写(添加,删除,修改)的时候,都会生成一个新副本,有频繁的读写会消耗大量内存。
  • Set
    • CopyOnWriteArraySet 类似 CopyOnWriteArrayList
  • Map
    • ConcurrentHashMap 分段锁, 1.7 和 1.8 实现有区别

ConcurrentHashMap

分段锁来实现,分段锁可以提高效率,是因为如果不同线程的读写发生在不同的段上,实际上是没有锁竞争的,也就是没有线程被阻塞,所以效率高。

1.7 实现原理是:

ConcurrentHashMap 有一个 segments 数组,这个数组的类型是 Segment,它继承自 ReentrantLock ,也就是说 Segment 是一个锁。

ConcurrentHashMap 插入或者修改数据的时候,会先找到是哪一个 segment , 然后在这个 segment 上面插入或者修改数据,而 segment 插入或者修改数据的时候,会先尝试获取锁,如果获取失败,说明有锁竞争,然后先尝试自旋,自旋超过次后,就开始阻塞线程。因此是线程安全的。

另外需要注意的是获取数据的时候没有加锁,因为是 voliate 变量,可以拿到最新的数据,但是呢,

1.8 实现原理是:

类似 HashMap ,放弃了分段锁,在插入或者修改数据的时候利用 cas 和 synchionzed 来保证线程安全,大概的原理就是先利用 cas 来设置,设置失败的时候说明有线程竞争,这个时候就用 synchionzed 来加锁,保证线程安全。

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