Java集合框架学习

2019-11-08 01:32:16

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供稿：网友

今天看了一下集合框架，其实指的就是Collection接口和Map接口，其中Collection接口是Iterable接口的子接口。而Map接口上面已经没有父类接口了。其中，Iterable接口包含三个方法

一、Collection接口从Collection接口，就是我们的框架内容了，大致将一下，Collection接口下面有很多的子接口，其他的没用过，但是有三个我们经常碰见的，就是Set , List，Queue List：是一种底层是数组实现的，元素可重复的有序集合，下面有很多实现，比如ArrayList，LinkedList ， Vector等 Set：底层是hash表实现的，不可重复的无序集合，下面的实现有HashSet，TreeSet等 Queue：用于装载先进先出原则的数据，下面的实现有Dequeue,LinkedList等。这里写图片描述

下面来介绍集中常用的实现 1、ArrayList，最常用的集合，底层是数组，源码中的定义如下，和父类List接口一直，是可以存放重复的元素，且存放的元素是有序的。

/** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added. */ transient Object[] elementData; // non-PRivate to simplify nested class access

ArrayList与普通的数组有什么区别呢？最大的区别就是数组的长度是固定的，不可变的，一旦超出数组的长度范围是会报错的，而ArrayList底层虽然也是数组，但是长度却是可变的，每次增加元素是，也就是add方法，都将会检查一遍上面定义的这个数组的长度是否足够，不够的话，将新建一个新的数组，并将老的数组复制到新的数组当中。

public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0)//如果下标大于数组长度，则需要新建一个数组 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

第二点就是，集合做到动态扩容牺牲的是自身的效率，因此，数组的效率是比集合要高的。第三，集合定义了remove()方法删除自身元素，而数组没有。第四点，集合存入对象时，抛弃类型信息，所有对象屏蔽为Object，编译时不检查类型，但是运行时会报错。而数组一旦定义好了，如果存放不同类型的数据，编译就会不通过。这个区别总结起来就是，数组只能存放单一类型，而集合可以存放任意类型，默认就是Object，所有对象。

当然了，集合和数组也可以转换，只限于集合存放单一类型集合–>数组，List.toArray() 数组–>集合，Array.asList()

2、LinkedList

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

看定义我们就知道，LinkedList是实现了List和Queue接口的。底层是链表实现的。LinkedList通过代价较低的在List中间进行插入和删除操作，提供了优化的顺序访问。也即是说，相比于ArrayList，LinkedList的插入删除速度是比ArrayList慢的，而查询的速度却更加的快。 源码中，unlinkLast()方法和unlinkFirst()，顾名思义，也就是pollLat()he pollFirst()的调用，里面是这么写的：

private E unlinkFirst(Node<E> f) { // assert f == first && f != null; final E element = f.item; final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC first = next; if (next == null) last = null; else next.prev = null; size--; modCount++; return element; } /** * Unlinks non-null last node l. */ private E unlinkLast(Node<E> l) { // assert l == last && l != null; final E element = l.item; final Node<E> prev = l.prev; l.item = null; l.prev = null; // help GC last = prev; if (prev == null) first = null; else prev.next = null; size--; modCount++; return element; }

里面的这句help GC很有意思，意思是让某个对象=null，就能被GC掉，否则这个对象永远不会被GC，为什么呢？翻翻JVM书可以找到答案。

3、Vector List的另一种实现，使用方法和ArrayList一样，但是，人家是线程安全的，所有操作元素的方法都加了synchronized关键字，这也是两者的最大的区别。两者还有一个不同点，就是两者的扩容方式： ArrayList：初始容量*3/2+1 Vector：默认扩充两倍。

4、HashSet 说HashSet之前先看看下面的HashMap，因为HashSet是对HashMap的一层包装，内部就是一个HashMap，没什么区别。先看HashMap。

5、HashMap Map接口的实现类。以key/value键值对存放数据，key值不允许为空，value可以为空，且由于容器可能会对元素进行重新hash，HashMap无法保证元素是有序的。重新Hash之后，有可能会产生冲突，HashSet处理冲突时候，采用的是冲突链表方式。 HashMap的性能问题，一般来说，put和get是可以在常数时间内完成，但是，如果要对HashMap进行迭代，就需要去遍历整个HashMap和冲突链表。因此，如果是迭代次数比较多的场景，HashMap的初始值不应该设置太大。有两个参数可以影响HashMap的性能，一个是初始容量（inital capacity）和负载系数（load factor），负载系数指的是自动扩充容量的临界值。当entry的数量大于（初始容量*和负载系数）时，HashMap将进行扩容，且重新计算Hash。所以，对于插入操作较多的场景，将初始值设置稍大，可以减少重新Hash的次数。另外，将对象放到HashMap中时，需要注意两个方法，hashCode()和equals()，当插入对象时，是通过hashCode计算Hash值判断对象应该插入到什么位置，当Hash值重复时，就要通过equals()方法去判断是不是同一个对象。所以说，如果要将自定义的对象放入到HashMap中，需要重写这两个方法。

6、HashTable 也是Map的实现类，与HashMap一样，唯一不同的就是，HashTable是同步的。

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