java基础-容器简述

Posted 2020-09-30 holoyong

常用的容器有list、queue、set、map

list有ArrayList、LinkedList，还有一个CopyOnWriteArrayList；

queue有LinkedList、ArrayQueue、LinkedBlockingQueue、ConcurrentLinkedQueue；

map有HashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap；

set内部一般会使用map做存储，有HashSet、TreeSet、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentSkipListSet；

 

之前介绍过ConcurrentHashMap，该map由于需要resize，所以需要锁机制，且加锁粒度较大；Blocking系列由于需要wait、notify操作，所以也需要锁机制；ConcurrentLinkedQueue则是完全的CAS操作。

 

List

ArrayList是一个数组，在插入元素可能涉及扩容、元素移动，在删除时可能涉及元素移动，如果只是在list尾部插入删除，就不会涉及元素移动，其优势在于随机访问。

LinkedList是一个链表，每次插入元素都会新建一个该元素的节点，然后放入链表中，与ArrayList相比，优势就在于插入、删除操作不会涉及元素移动，只涉及前后引用的改变，同样也不存在扩容问题，链表理论可以无限大（实际长度不能超过Integer.MAX_VALUE，且受限于jvm堆空间）。

CopyOnWriteArrayList是一个数组，与ArrayList不同之处在于，CopyOnWriteArrayList在更新操作前都会新建一个数组（该数组大小正好容下新旧元素），然后在新数组进行更新操作，最后再将旧数组替换掉，并且整个更新过程都是加锁的（ReentrantLock），即是线程安全的。可见，CopyOnWriteArrayList的更新操作的性能不是一般的差啊，但是其优势在于iterator是完全安全的，因为更新操作永远是在一个新数组上进行，而iterator操作永远都是旧数组，但也因为iterator操作的是旧数组，所以CopyOnWriteArrayList的iterator不提供更新操作（如remove）。

Queue

ArrayQueue比ArrayList要高效一些，因为其将更新元素操作限制在了数组的头尾，在插入删除时不再需要移动元素（插入时仍然会涉及扩容）。

LinkedList不仅实现了list接口，同样还实现了queue、deque（double ended queue）接口。

LinkedBlockingQueue提供了一个阻塞的双向队列，可以实现在队列为空、为满时等待，非空、非满时唤醒，这是通过ReentrantLock+Condition实现的，也就是说LinkedBlockingQueue是线程安全的（虽然LinkedBlockingQueue为链式结构，但其在构造器中提供了capacity的设置，默认capacity为Integer.MAX_VALUE）。

ConcurrentLinkedQueue提供了线程安全的队列实现，与LinkedBlockingQueue不同的是ConcurrentLinkedQueue并没有使用锁机制，使用的是CAS机制，这样可以极大提高并发性。

Map

HashMap的hash表是一个数组，解决hash冲突的方式是链表或红黑树（jdk8）。

TreeMap是一棵红黑树。

ConcurrentHashMap结构与HashMap类似，通过在桶上加锁实现了线程安全。

ConcurrentSkipListMap使用了跳表，跳表的物理结构为多层链表，逻辑结构是一棵树，与ConcurrentHashMap相比，ConcurrentSkipListMap的最大特点就是key有序。

Set

CopyOnWriteArraySet包装了CopyOnWriteArrayList，CopyOnWriteArraySet的add方法就是CopyOnWriteArrayList的addIfAbsent方法，同样是线程安全的。