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集合各实现类的底层实现原理

2017-08-31 10:09 162 查看


ArrayList实现原理要点概括

参考文献:http://zhangshixi.iteye.com/blog/674856l
ArrayList是List接口的可变数组非同步实现,并允许包括null在内的所有元素。
底层使用数组实现
该集合是可变长度数组,数组扩容时,会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中,每次数组容量增长大约是其容量的1.5倍,这种操作的代价很高。
采用了Fail-Fast机制,面对并发的修改时,迭代器很快就会完全失败,而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险


LinkedList实现原理要点概括

参考文献:http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948610.htmll
LinkedList是List接口的双向链表非同步实现,并允许包括null在内的所有元素。
底层的数据结构是基于双向链表的,该数据结构我们称为节点
双向链表节点对应的类Entry的实例,Entry中包含成员变量:previous,next,element。其中,previous是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,element是该节点所包含的值。


HashMap实现原理要点概括

参考文献:http://zhangshixi.iteye.com/blog/672697l
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现,允许使用null值和null键,但不保证映射的顺序。
底层使用数组实现,数组中每一项是个链表,即数组和链表的结合体
HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Entry对象。HashMap底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Entry对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Entry时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
HashMap进行数组扩容需要重新计算扩容后每个元素在数组中的位置,很耗性能
采用了Fail-Fast机制,通过一个modCount值记录修改次数,对HashMap内容的修改都将增加这个值。迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount,在迭代过程中,判断modCount跟expectedModCount是否相等,如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map,马上抛出异常


Hashtable实现原理要点概括

参考文献:http://blog.csdn.net/zheng0518/article/details/42199477
Hashtable是基于哈希表的Map接口的同步实现,不允许使用null值和null键
底层使用数组实现,数组中每一项是个单链表,即数组和链表的结合体
Hashtable在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Entry对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Entry时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占


ConcurrentHashMap实现原理要点概括

参考文献:http://blog.csdn.net/zheng0518/article/details/42199477
ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行,其关键在于使用了锁分离技术。
它使用了多个锁来控制对hash表的不同段进行的修改,每个段其实就是一个小的hashtable,它们有自己的锁。只要多个并发发生在不同的段上,它们就可以并发进行。
ConcurrentHashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Entry对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Entry时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
与HashMap不同的是,ConcurrentHashMap使用多个子Hash表,也就是段(Segment)
ConcurrentHashMap完全允许多个读操作并发进行,读操作并不需要加锁。如果使用传统的技术,如HashMap中的实现,如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素,读操作不加锁将得到不一致的数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。


HashSet实现原理要点概括

参考文献:http://zhangshixi.iteye.com/blog/673143l
HashSet由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持,不保证set的迭代顺序,并允许使用null元素。
基于HashMap实现,API也是对HashMap的行为进行了封装,可参考HashMap


LinkedHashMap实现原理要点概括

参考文献:http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789l
LinkedHashMap继承于HashMap,底层使用哈希表和双向链表来保存所有元素,并且它是非同步,允许使用null值和null键。
基本操作与父类HashMap相似,通过重写HashMap相关方法,重新定义了数组中保存的元素Entry,来实现自己的链接列表特性。该Entry除了保存当前对象的引用外,还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用,从而构成了双向链接列表。


LinkedHashSet实现原理要点概括

参考文献:http://zhangshixi.iteye.com/blog/673319l
对于LinkedHashSet而言,它继承与HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素,它继承与HashSet,其所有的方法操作上又与HashSet相同。

Set和Map的关系

Set代表无序,不能重复的集合;Map代表Key-Value组成的集合,是一种关联数组。Map的Key要求是不能重复,没有顺序。把Map的所有Key组合起来就是Set。Set keySet();

HashMap和HashSet原理

HashMap底层是用数组链表存储的,元素是Entry。向HashMap添加时,由key的hashcode决定Entry存储位置,当两个Entry对象的key的hashcode相同时,由key的equals()方法返回值决定采用覆盖行为(返回true),还是在链表头添加新的Entry(返回false)。Collection values(),返回集合对象,但不能添加元素,主要是用来遍历。自定义类如果放入HashMap或HashSet中,需要重写equals和hashcode方法。
HashSet s = new HashSet
s.add(new Name("1"));
System.out.println(s.contains(new Name("1")));
如果不对Name类重写hashcode,equals,输出结果是false。因为默认的不能保证结果一样。

TreeMap和TreeSet原理
TreeMap底层是用红黑树来存储,每个Entry对应树的一个节点,TreeMap元素默认从小到大排序。V put(Key k, Value v)实质是二叉排序树的插入算法

ArrayList底层是数组
List是线性表的数据结构,ArrayList是顺序存储的线性表

LinkedList底层是链表
LinkedList是链式存储的线性表,实质是双向链表,实现了List和Deque接口。Deque代表双端队列,既可以当做队列也可以当作栈。

Vector和ArrayList区别
Vector提供synchronized修饰方法,是线程安全版本的ArrayList
.Vector
本质是一个数组,其实所有集合都是数组,从JAVA 来说搞成了对象,符合我
们的OO,可以参考学习。
Iterator迭代器
用于迭代Collection集合,包括Set和List。集合提供iterator()方法
迭代器模式:系统为遍历集合提供标准的“迭代器接口”,用于访问集合里的数据,如何实现交给集合自己完成
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标签:  java 集合 底层