Collection集合

概念：对象的容器，定义了对多个对象进行操作的常用方法。可实现数组的功能。

整体结构图

List集合

ArrayList扩容机制

• 当new一个ArrayList时，实际是调用了ArrayList的无参构造，这时其初始容量为0
• 在添加第一个元素时，会将 DEFAULT_CAPACITY 的值作为第一次扩容的容量 为10
• 如果再添加元素，超过了所扩容的容量，则会进入grow()方法 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 这句代码进行扩容，每次都是原来数组长度的1.5倍 也就是说，第二次扩容后长度为15

//源码分析：
package java.util;

import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;


public class ArrayList extends AbstractList
        implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    /**
     * 默认初始容量大小
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * 空数组（用于空实例）。
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

     //用于默认大小空实例的共享空数组实例。
      //我们把它从EMPTY_ELEMENTDATA数组中区分出来，以知道在添加第一个元素时容量需要增加多少。
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 保存ArrayList数据的数组
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    /**
     * ArrayList 所包含的元素个数
     */
    private int size;

    /**
     * 带初始容量参数的构造函数（用户可以在创建ArrayList对象时自己指定集合的初始大小）
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            //如果传入的参数大于0，创建initialCapacity大小的数组
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            //如果传入的参数等于0，创建空数组
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            //其他情况，抛出异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    /**
     *默认无参构造函数
     *DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 为0.初始化为10，也就是说初始其实是空数组 当添加第一个元素的时候数组容量才变成10
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

Set

image.png

HashSet 如何检查重复

• 当你把对象加入HashSet时，HashSet 会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的 hashcode 值作比较
• 如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。
• 但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用equals()方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。
• 如果equals()返回true，则HashSet 就不会让加入操作成功。
• 如果equals()返回false，则形成链表

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Map

image.png

HashMap

类的属性

public class HashMap extends AbstractMap implements Map, Cloneable, Serializable {
    // 序列号
    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
    // 默认的初始容量是16
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
    // 最大容量
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
    // 默认的填充因子
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
    // 当桶(bucket)上的结点数大于这个值时会转成红黑树
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
    // 当桶(bucket)上的结点数小于这个值时树转链表
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
    // 桶中结构转化为红黑树对应的table的最小大小
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
    // 存储元素的数组，总是2的幂次倍
    transient Node[] table;
    // 存放具体元素的集
    transient Set> entrySet;
    // 存放元素的个数，注意这个不等于数组的长度。
    transient int size;
    // 每次扩容和更改map结构的计数器
    transient int modCount;
    // 临界值 当实际大小(容量*填充因子)超过临界值时，会进行扩容
    int threshold;
    // 加载因子
    final float loadFactor;
}

HashMap的创建过程

• HashMap刚创建时，table为null（为了节省空间），当添加第一个元素的时候，table容量调整为16
• 当元素的个数大于阈值（16*0.75=12）时，会进行扩容，扩容大小为原来的2倍。目的是减少调整元素的个数。
• jdk1.8 当链表的长度大于8（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，会将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
• jdk1.8 当链表长度小于6时，调整为链表
• jdk1.8之前，链表为头插入；jdk1.8之后，链表为尾插入

HashMap 和 Hashtable 的区别

• 线程是否安全： HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的,因为 HashTable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧！）；
• 效率： 因为线程安全的问题，HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外，HashTable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；
• 对 Null key 和 Null value 的支持： HashMap 可以存储 null 的 key 和 value，但 null 作为键只能有一个，null 作为值可以有多个；HashTable 不允许有 null 键和 null 值，否则会抛出 NullPointerException。
• 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ：
  ① 创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为 11，之后每次扩充，容量变为原来的 2n+1。HashMap 默认的初始化大小为 16。之后每次扩充，容量变为原来的 2 倍。
  ② 创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为 2 的幂次方大小（HashMap 中的tableSizeFor()方法保证，下面给出了源代码）。也就是说 HashMap 总是使用 2 的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是 2 的幂次方。
• 底层数据结构： JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制

hashCode()与 equals() 的相关规定：

• 如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的
• 两个对象相等,对两个 equals() 方法返回 true
• 两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的
• 综上，equals() 方法被覆盖过，则 hashCode() 方法也必须被覆盖
  hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

• 参考文章
  ArrayList 到底是如何进行扩容的