java容器
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java容器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
Java容器
概览
容器主要包括Collection和Map两种，Collertion存储着对象的集合，而Map存储着键值对的映射表
Collection
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Set
- TreeSet：基于红黑树实现，支持有序性操作，例如根据一个范围查找元素的操作
- HashSet: 基于哈希表实现，支持快速查找，但不支持有序性操作。并且失去了元素的插入顺序信息，也就是说使用Iteratoe遍历HashSet得到的结果是不确定的
- LinkedHashSet：具有HashSet的查找效率，并且内部使用双向链表维护元素的插入顺序
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List
- ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问
- Vector：和ArrayList类似，但是线程安全的
- LinkedList：基于双向链表实现，只能顺序访问
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Queue
- LinkedList：可以用它来实现双向队列
- PriorityQueue：基于堆结构实现，可以用它实现优先队列
Map
- TreeMap：基于红黑树实现
- HashMap：基于哈希表实现
- HashTable：和HashMap相似，线程安全（被淘汰），建议使用ConcurrentHashMap
- LinkedHashMap：使用双向链表来维护元素的顺序
源码分析
ArrayList
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ArrayList继承自AbstractList，实现了List接口。底层基于数组实现容量大小动态变换，同时还实现了 RandomAccess、Cloneable、Serializable 接口，所以ArrayList 是支持快速访问、复制、序列化的。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable -
构造方法
//默认初始容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;-
无参构造方法
//构造一个容量大小为10的空list集合，但构造函数只是给elementData赋值了一个空的数组，其实势在第一次添加元素时容量扩大到10的 public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } -
有参构造
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构造一个初始容量大小为initialCapacity的ArrayList
//当 initialCapacity 为零时则是把 EMPTY_ELEMENTDATA 赋值给 elementData。 当 initialCapacity 大于零时初始化一个大小为 initialCapacity 的 object 数组并赋值给 elementData。 public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } } -
使用指定 Collection 来构造 ArrayList 的构造函数
//将 Collection 转化为数组并赋值给 elementData，把 elementData 中元素的个数赋值给 size。 如果 size 不为零，则判断 elementData 的 class 类型是否为 Object[]，不是的话则做一次转换。 如果 size 为零，则把 EMPTY_ELEMENTDATA 赋值给 elementData，相当于new ArrayList(0)。 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { Object[] a = c.toArray(); if ((size = a.length) != 0) { if (c.getClass() == ArrayList.class) { elementData = a; } else { elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class); } } else { // replace with empty array. elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
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主要方法
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add
每次添加元素到集合中时都会先确认下集合容量大小。然后将 size 自增 1。ensureCapacityInternal 函数中判断如果 elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 就取 DEFAULT_CAPACITY 和 minCapacity 的最大值也就是 10。这就是 EMPTY_ELEMENTDATA 与 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的区别所在。同时也验证了上面的说法：使用无惨构造函数时是在第一次添加元素时初始化容量为 10 的。ensureExplicitCapacity 中对 modCount 自增 1，记录操作次数，然后如果 minCapacity 大于 elementData 的长度，则对集合进行扩容。 -
grow
//默认将扩容至原来容量的 1.5 倍。但是扩容之后也不一定适用，有可能太小，有可能太大。所以才会有下面两个 if 判断。如果1.5倍太小的话，则将我们所需的容量大小赋值给newCapacity，如果1.5倍太大或者我们需要的容量太大，那就直接拿 newCapacity = (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE 来扩容。然后将原数组中的数据复制到大小为 newCapacity 的新数组中，并将新数组赋值给 elementData。 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); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } -
remove
//当我们调用 remove(int index) 时，首先会检查 index 是否合法，然后再判断要删除的元素是否位于数组的最后一个位置。如果 index 不是最后一个，就再次调用 System.arraycopy() 方法拷贝数组。说白了就是将从 index + 1 开始向后所有的元素都向前挪一个位置。然后将数组的最后一个位置空，size - 1。如果 index 是最后一个元素那么就直接将数组的最后一个位置空，size - 1即可。 当我们调用 remove(Object o) 时，会把 o 分为是否为空来分别处理。然后对数组做遍历，找到第一个与 o 对应的下标 index，然后调用 fastRemove 方法，删除下标为 index 的元素。其实仔细观察 fastRemove(int index) 方法和 remove(int index) 方法基本全部相同。 public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; } public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work } -
get
//直接调用数组随机访问 public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index); }ArrayList总结：
ArrayList 底层基于数组实现容量大小动态可变。 扩容机制为首先扩容为原始容量的 1.5 倍。如果1.5倍太小的话，则将我们所需的容量大小赋值给 newCapacity，如果1.5倍太大或者我们需要的容量太大，那就直接拿
newCapacity = (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE来扩容。 扩容之后是通过数组的拷贝来确保元素的准确性的，所以尽可能减少扩容操作。 ArrayList 的最大存储能力：Integer.MAX_VALUE。 size 为集合中存储的元素的个数。elementData.length 为数组长度，表示最多可以存储多少个元素。 如果需要边遍历边 remove ，必须使用 iterator。且 remove 之前必须先 next，next 之后只能用一次 remove。
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HashMap(JDK1.8)
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JDK1.8中的改变
在JDK1.6，JDK1.7中，HashMap采用位桶+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树. -
结构
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存储结构(HashMap 的数据存储结构是一个 Node<K,V> 数组，在（Java 7 中是 Entry<K,V> 数组，但结构相同）)
transient Node<K,V>[] table;
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构造方法
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四种构造方法
//使用指定的初始容量和装载因子构造一个空HashMap，初始容量为目标容量的2次幂 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity); if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor); this.loadFactor = loadFactor; this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity); } //指定初始容量 public HashMap(int initialCapacity) { this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } //无参构造，使用默认的初始容量（16）和默认的装载因子（0.75）构造一个空HashMap public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted } //使用与指定Map相同的映射来构造一个新的HashMap，创建该HashMap时，使用默认的装载因子（0.75）和容纳指定Map的映射的初始容量 public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; putMapEntries(m, false); } -
主要成员变量
- static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4：默认的table初始容量
- static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f：默认的负载因子
- static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8: 链表长度大于该参数转红黑树
- static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6: 当树的节点数小于等于该参数转成链表
- int threshold：表示当前HashMap能够承受的最多的键值对数量，一旦超过这个数量HashMap就会进行扩容
- final float loadFactor：负载因子，用于扩容
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主要方法
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put
public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); } static final int hash(Object key) { int h; //根据key来计算哈希值，返回hashCode和无符号右移16位的hashCode值做异或运算 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); } final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //首次初始化的时候table为null if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) //对HashMap进行扩容 n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)//根据hash值来确认存放位置，如果当前位置是空直接添加到table中 tab[i] = newNode(hash, key, value, null); //有冲突，开始处理 else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p;//确认当前table中存放键值对的key是否跟要传入的键值对key一致 else if (p instanceof TreeNode)//确认是否为红黑树 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else {//如果hashCode一样的两个不同key，以链表的形式保存 for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { //为空添加 p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st 判断链表长度是否大于8 treeifyBin(tab, hash); break; } //有相同的key结束循环 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value;//替换新的value并返回旧的value afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize();//如果当前HashMap的容量超过threshold则进行扩容 afterNodeInsertion(evict); return null; } -
resize
final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table;//首次初始化时table为Null int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; //默认构造器的情况下为0 int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { //如果旧表的长度不为空，即table已经扩容过 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab;//当table容量大于最大值的时候返回当前的table } //容量扩大两倍 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold 阈值扩大两倍 } //使用带有初始容量的构造器时，table容量为初始化得到的容量 else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; //默认构造器就行扩容 else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } //使用带有初始容量的构造器在此处进行扩容 if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab; if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) //当前index没有发生hash冲突，直接对2取模，即移位运算hash & (2^n -1) //扩容都是2的幂次方进行扩容 newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order //把当前index对应的链表分为两个链表，减少扩容的迁移量 Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { //扩容后不需要移动的链表 if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { //扩容后需要移动的链表 if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; } -
get
public V get(Object key) { Node<K,V> e; return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value; } final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k; if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { //根据当前传入的hash值以及参数key获取一个节点，即为first，如果匹配，返回对应的value值 if (first.hash == hash && // always check first node ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return first; //如果参数key与first不匹配 if ((e = first.next) != null) { //判断是否是红黑树 if (first instanceof TreeNode) return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key); do { //如果是链表直接循环拿出数据 if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } while ((e = e.next) != null); } } //没有数据返回null return null; }
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以上是关于java容器的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
使用 BottomBar 和片段容器禁用 Android 片段重新加载