2020-06-06Java 集合类对比总结

【2020-06-06--02期】Java 集合类

提纲

• ArrayList 与LinkedList 异同；
• HashMap 与Hashtable 异同；
• HashMap与HashSet异同；
• CurrentHashMap 和HashTable 异同；
• ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现

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1. Arraylist 与 LinkedList 异同

	Arraylist	LinkedList
线程安全	否	否
底层数据结构	Object数组	双向循环链表
时间复杂度	是 O(n)	否 O(1)
快速随机访问	RandmoAccess 接口,是，通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。	否
内存空间占用	结尾会预留一定的容量空间	素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

2.HashMap 和 Hashtable 的区别

	HashMap	Hashtable
线程安全	否	是
效率	高	低，淘汰
Null key ，Null value	唯一null key，多null value	非null key
初始大小，扩容	16， 2的n次方扩容
底层数据结构	较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间	无特殊处理

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。

这个算法应该如何设计呢？

我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是，重点来了：“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。” 并且 采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

2.1 HashTable

2.1.1 HashTable UML

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2.1.2 HashTable UML Detail;

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2.2 HashMap

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3. HashSet 和 HashMap 区别？

1. 	HashMap	HashSet
   接口	实现了Map接口	实现Set接口
   存储对象	存储键值对	进存储对象
   hashcode生成方式	使用key，计算Hashcode	1.使用成员对象来计算hashcode值； 2.两个对象hashcode 可能相同； 3.equals()方法判断对象是否相同； 4.
   获取方式	速度较快，使用唯一的key获取对象	较慢

3.1 Hashset Class UML

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        **HashSet 具体方法类**

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4.CurrentHashMap与Hashtable异同

	ConcurrentHashMap	Hashtable
底层数据结构	分段的数组+链表(解决哈希冲突) 数组+链表/红黑二叉树 （jdk1.8,超过8个的时候）	数组+链表 的形式，数组是 HashMap 的主体，链表(解决哈希冲突)
线程安全的方式	（JDK1.7分段锁） 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。 JDK1.8 Node 数组+链表+红黑树 直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作	Hashtable(同一把锁)使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下

4.1 ConcurrentHashMap Class UML；

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4.2 ConcurrentHashMap UML Detal ；

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5. ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现

5.1 JDK1.7 CurrentHashMap的实现；

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1. 首先将数据分段；

2. 然后给没一段加把锁；

3. 当一个线程占用锁访问其中一个段的时候，其他的数据也能被其他线程访问；

4. ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HahEntry 数组结构组成

5. Segment 实现了 ReentrantLock,所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry 用于存储键值对数据。

   static class Segment extends ReentrantLock implements Serializable {
   }
   

6. ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组；

7. Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，

8. 一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，

9. 每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

5.2 JDK1.8 ConcurrentHashMap实现；

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1. ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全。数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。
2. synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。