Java集合类深入理解

ArrayList：

transient Object[] elementData;

• 动态扩容,扩容最大到 Integer.MaxValue 2的31次方，默认初始化容量为10，以2的幂扩容，
• modCount记录修改版本 乐观锁的设计,被修改一次modCount会加1，iterate时，比较modCount 快速失败，抛出ConcurrentModificationExceptions，以此方式来尽快告知程序可能会有并发问题
• 使用System.arraycopy将旧数组内容拷贝到新数组

LinkedList：

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;
        }
    }

利用链表实现的;

• 实现了接口 Queue，即拥有队列：队尾添加新元素，队尾删除元素；
• Deque，双端队列的属性，可以在队头尾添加删除元素，并且可供用户选择是抛异常和不抛异常型的数据修改操作,
• modCount记录修改版本 乐观锁的设计,被修改一次modCount会加1，iterate时，比较modCount 快速失败，抛出ConcurrentModificationExceptions，以此方式来尽快告知程序可能会有并发问题

HashMap

transient Node[] table;
static class Node implements Map.Entry {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node next;
}
static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {
        TreeNode parent;  // red-black tree links
        TreeNode left;
        TreeNode right;
        TreeNode prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;
}

• 对象数组，数组中存放的是Node节点或者TreeNode数节点，即常听人说的 数组+链表结构，在冲突比较严重的情况下（解决冲突的链表长度达到8时），会将链表树化 (treeify or untreeify) 成红黑树

• AVL树和红黑树之间有什么区别

  
  
  红黑树 vs AVL数

• AVL树和红黑树的应用场景

  
  
  应用场景

LinkedHashMap

数据结构

transient LinkedHashMap.Entry head;
transient LinkedHashMap.Entry tail;
final boolean accessOrder;
static class HashMap.Node implements Map.Entry {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node next;
}
static class LinkedHashMap.Entry extends HashMap.Node {
        Entry before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
}
static final class HashMap.TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {
        TreeNode parent;  // red-black tree links
        TreeNode left;
        TreeNode right;
        TreeNode prev;    // needed to unlink next upon deletion
        boolean red;
}

• 本质上，LinkedHashMap = HashMap + 双向链表，它是一个将所有Entry节点链入一个双向链表的HashMap。在LinkedHashMapMap中，所有put进来的Entry都保存在如下面第一个图所示的哈希表中，但由于它又额外定义了一个以head为头结点的双向链表(如下面第二个图所示)，因此对于每次put进来Entry，除了将其保存到哈希表中对应的位置上之外，还会将其插入到双向链表的尾部。

  
  
  LinkedHashMap.Entry解读
• 操作代码

void afterNodeAccess(Node e) { // move node to last
        LinkedHashMap.Entry last;
        if (accessOrder && (last = tail) != e) {
            LinkedHashMap.Entry p =
                (LinkedHashMap.Entry)e, b = p.before, a = p.after;
            p.after = null;
            if (b == null)
                head = a;
            else
                b.after = a;
            if (a != null)
                a.before = b;
            else
                last = b;
            if (last == null)
                head = p;
            else {
                p.before = last;
                last.after = p;
            }
            tail = p;
            ++modCount;
        }
    }
void afterNodeInsertion(boolean evict) { // possibly remove eldest
        LinkedHashMap.Entry first;
        if (evict && (first = head) != null && removeEldestEntry(first)) {
            K key = first.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, true);
        }
    }
void afterNodeRemoval(Node e) { // unlink
        LinkedHashMap.Entry p =
            (LinkedHashMap.Entry)e, b = p.before, a = p.after;
        p.before = p.after = null;
        if (b == null)
            head = a;
        else
            b.after = a;
        if (a == null)
            tail = b;
        else
            a.before = b;
    }

• 实现LRU (Least recently used，最近最少使用)算法
  使用LinkedHashMap实现LRU的必要前提是将accessOrder标志位设为true以便开启按访问顺序排序的模式。我们可以看到，无论是put方法还是get方法，都会导致目标Entry成为最近访问的Entry，因此就把该Entry加入到了双向链表的末尾：get方法通过调用afterNodeAccess方法来实现；put方法在覆盖已有key的情况下，也是通过调用afterNodeAccess方法来实现，在插入新的Entry时，则是通过createEntry中的addBefore方法来实现。这样，我们便把最近使用的Entry放入到了双向链表的后面。多次操作后，双向链表前面的Entry便是最近没有使用的，这样当节点个数满的时候，删除最前面的Entry(head后面的那个Entry)即可，因为它就是最近最少使用的Entry（前提是覆写了removeEldestEntry()方法返回true）。

TreeMap

private transient Entry root;
static final class Entry implements Map.Entry {
        K key;
        V value;
        Entry left;
        Entry right;
        Entry parent;
        boolean color = BLACK;

利用二叉树结构对KV的Node进行存取 遍历，时间复杂度为log(n)
应用：treeMap实现了 SortedMap，拥有tailMap的能力，可以查找比当前key大，与它最接近的一个kv串，进行返回，因此，可以利用这个特性来实现 一致性哈希算法，存储hash环数据