JDK之数据结构---集合

Posted 2023-05-15

参考技术A 集合的分类
ArrayList与LinkedList区别
HashSet、TreeSet、LinkedHashSet的区别
HashMap、TreeMap、LinkedHashMap区别
HashMap、HashTable的区别
HashSet、HashMap区别
HashMap是怎么样的存储格式，怎么样扩容，怎么处理冲突
集合安全问题
1.数组与集合的区别：
数组是静态的，固定大小的，相对集合来说轻量级。而集合是可以动态扩展容量。

2.集合的分类
java中的集合框架有两个基本接口

Collection框架：List接口(ArrayList、LinkedList)、Set接口(HashSet、TreeSet、LinkedHashSet)、Queue接口(ArrayDeque一种用循环数组实现的双端队列)

Map框架(键值对存储)：(HashMap、TreeMap、LinkedHashMap)

3.ArrayList与LinkedList区别
ArrayList是可改变大小的数组,动态增长的索引序列，存储空间是连续分布的，数组中任意元素的访问的时间复杂度为O(1),访问快速，但是增加删除需要移动大量元素，速度慢。

而LinkedList,高效插入和删除的有序序列，存储空间动态分配,访问链表的元素，需要从第一个到访问的那个元素，速度相对较慢，而对于增加和删除元素，只需修改元素的指针就行，相对较快。

4.HashSet、TreeSet、LinkedHashSet的区别
HashSet：是一种没有重复元素的无序集合。

TreeSet：是一种有序集合。

LinkedHashSet：使用链表维护元素的次序，通过元素的插入顺序保存的有序集合。

备注：当向HashSet结合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据 hashCode值来决定该对象在HashSet中存储位置。

如果两个对象通过equals方法比较返回true时，其hashCode也是相同的。反之如果hashCode相同，equals不一定相同。

5.HashMap、TreeMap、LinkedHashMap区别
HashMap：一种存储键值关联的无序散列映射表。

TreeMap：一种有序存储键值的映射表。

LinkedHashMap：一种记住键值插入次序的映射表。

6.HashMap、HashTable的区别
HashMap不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。而HashTable支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。

HashMap最多只允许一条记录的键为Null，允许多条记录的值为 Null。而HashTable它不允许记录的键或者值为空。

7.HashSet、HashMap区别
HashSet是通过HashMap实现的,TreeSet是通过TreeMap实现的,只不过Set用的只是Map的key。

HashSet实现了Set接口，HashMap实现了Map接口

HashSet仅存储对象key，HashMap是对键值对的映射

HashSet实添加元素是add，HashMap添加元素用put

8.HashMap是怎么样的存储格式，怎么样扩容，怎么处理冲突？
a.键值对存储，由散列函数hashCode()为实例对象产生一个散列码hashcode,将散列码与桶的总数取余，得到索引存储在散列表hashtable中，在散列表内部，用桶来保存键值对，用链表或数组实现。

b.扩容：负载因子0.75 如果表中超过75%的位置已经填入元素，那么这个表就会用双倍的桶数进行再散列。

c.冲突处理：hashmap的冲突处理是拉链法

d.其他解决冲突处理的方法：

开放地址法：查找数组中的空位

线性探测法：查找冲突位置的下一个位置

拉链法：使用链表解决，将冲突的key放到原来的数据节点后面

9.集合安全：
a.线程安全类（Vector、HashTable）在核心方法上加了synchronized

ArrayList不支持线程同步，而Vector增加同步机制，线程安全。

HashMap不支持线程的同步，而HashTable相比较增加同步机制，线程安全。

b.Collections类：（1.5后新加）

可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，synchronizedList等方法

提供了多个静态方法，包装集合，将指定集合包装成线程同步的集合。

c.并发集合(ConcurrentHashMap)：

通过复杂的策略，不仅保证了多线程的安全，也提高了并发的效率。

最核心的就是锁分段技术，不直接对整个hashmap的表锁定，由多个segment组成。

集合之LinkedList（含JDK1.8源码分析）

LinkedList的数据结构

LinkedList的增删改查

增：add

　　说明：add函数用于向LinkedList中添加一个元素，并且添加到链表尾部。具体添加到尾部的逻辑是由linkLast函数完成的。

举例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("zhangsan");
        list.add("lisi");
        list.add("wangwu");
　　　　　list.add("zhangsan");
　　　　　System.out.println(list); 
　　} 
}

结果：

[zhangsan, lisi, wangwu, zhangsan]

add源码分析：

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

LinkLast方法如下：

/**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) {
        //将last节点保存
        final Node<E> l = last;
        //构造新节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        //将新构造的节点赋值给last节点，便于下次添加元素时使用
        last = newNode;
        //判断保存的last节点是否为null
        if (l == null)
            //为null，首次添加，first节点与last节点一样，都是新节点
            first = newNode;
        else
            //不为null，说明list中已有元素，将newNode赋值给未添加元素e之前，list中已经存在的last节点的next属性
            l.next = newNode;
        //size加1
        size++;
        //结构性修改加1
        modCount++;
    }

图示说明添加元素后链表状态的改变：

list.add("zhangsan");

list.add("lisi");

list.add("wangwu");

由此可见，双向链表的含义即：由上一个节点的next属性可以得到下一个节点，下一个节点的prev属性可以得到上一个节点。上下两个节点之间互相指向关联。