超详细的Java集合总结,哪些你还不知道?

简介: 我相信各位程序猿都会使用 ArrayList、LinkedList、HashMap、ConcurrentHashMap、HashSet、TreeSet、Queue 等等集合类,而且用得都比较 niu 比较吊,但是您了解它们都有哪些主要属性吗?是什么数据结构?有什么特征?使用场景?底层实现原理等等,如果不了解的话请看过来,老牛带您一步步的解开 Java 集合的衣裳,目睹一下它们的真身,Let's go!List接口与接口实现类

前言

我相信各位程序猿都会使用 ArrayList、LinkedList、HashMap、ConcurrentHashMap、HashSet、TreeSet、Queue 等等集合类,而且用得都比较 niu 比较吊,但是您了解它们都有哪些主要属性吗?是什么数据结构?有什么特征?使用场景?底层实现原理等等,如果不了解的话请看过来,老牛带您一步步的解开 Java 集合的衣裳,目睹一下它们的真身,Let's go!
List接口与接口实现类

有序、不唯一

ArrayList

    内部是通过数组实现的,允许对元素进行快速随机访问。
    当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要将已经有数组的数据复制到新的存储空间中。
    适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。当从 ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。

LinkedList

    LinkedList 是用链表结构存储数据的。
    很适合数据的动态插入和删除,随机访问和遍历速度比较慢。
    有List 接口中没有定义的方法,专门用于操作表头和表尾元素,可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

Vector(线程安全)

    通过数组实现的。
    默认情况下 Vector 每次扩容时容量都会翻倍。
    支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写 Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此,访问它比访问 ArrayList 慢 。

CopyOnWriteArrayList

    写操作在一个复制的数组上进行,读操作还是在原始数组中进行,读写分离,互不影响。
    写操作需要加锁,防止并发写入时导致写入数据丢失。
    写操作结束之后需要把原始数组指向新的复制数组。
    在写操作的同时允许读操作,大大提高了读操作的性能,因此很适合读多写少的应用场景。
    内存占用:在写操作时需要复制一个新的数组,使得内存占用为原来的两倍左右。
    数据不一致:读操作不能读取实时性的数据,因为部分写操作的数据还未同步到读数组中。

Set接口与接口实现类

无序、不可重复

HashSet

    哈希表边存放的是哈希值。
    HashSet这个类实现了Set集合,实际为一个HashMap的实例。
    HashSet 存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序。而是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的hashcode 方法来获取的, HashSet 首先判断两个元素的哈希值,如果哈希值一样(哈希冲突,也叫哈希碰撞),接着会比较equals 方法 如果 equls 结果为 true,HashSet 就视为同一个元素。如果 equals 为 false 就不是同一个元素。HashSet 通过 hashCode 值来确定元素在内存中的位置。 一个 hashCode 位置上可以存放多个元素。

LinkedHashSet

    能保证怎么存就怎么取的set集合对象。
    LinkedHashSet是一个哈希表和链表的结合,且是一个双向链表。
    LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素。
    继承与 HashSet,其所有的方法操作上又与 HashSet 相同。

TreeSet

    TreeSet是使用二叉树的原理对新添加的对象按照指定的顺序排序(升序、降序),每增加一个对象都会进行排序,将对象插入的二叉树指定的位置。
    Integer 和 String 对象都可以进行默认的 TreeSet 排序,而自定义类的对象是不可以的, 自己定义的类必须实现 Comparable 接口,并且覆写相应的 compareTo()函数,才可以正常使用。
    在覆写 compare()函数时,要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序。
    比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象,则分别返回负整数、零或正整数。

Map接口与接口实现类

不能包含重复的键、每个键最多只能映射到一个值

LinkedHashMap

    迭代顺序可以是插入顺序。
    Key和Value都允许空,Key重复会覆盖、Value允许重复。
    LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,在用 Iterator 遍历。
    LinkedHashMap 时,先得到的记录肯定是先插入的,也可以在构造时带参数,按照访问次序排序。

HashMap

    HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历顺序却是不确定的。
    HashMap 最多只允许一条记录的键为 null,允许多条记录的值为 null。
    HashMap 非线程安全,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。
    如果需要满足线程安全,可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使
    HashMap 具有线程安全的能力,或者使用 ConcurrentHashMap。

TreeMap

    TreeMap 实现 SortedMap 接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用 Iterator 遍历 TreeMap 时,得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射,建议使用 TreeMap。
    key 必须实现 Comparable 接口或者在构造 TreeMap 传入自定义的Comparator,否则会在运行时抛出 java.lang.ClassCastException 类型的异常。

Hashtable(线程安全)

    Hashtable 是遗留类,很多映射的常用功能与 HashMap 类似。
    承自 Dictionary 类。
    是线程安全的,任一时间只有一个线程能写 Hashtable。
    并发性不如 ConcurrentHashMap,因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。 Hashtable 不建议在新代码中使用,不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换,需要线程安全的场合可以用 ConcurrentHashMap 替换。

ConcurrentHashMap 线程安全(Segment 继承 ReentrantLock 加锁)

    ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的。
    支持并发操作。
    整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成, Segment 代表”部分“或”一段“的意思,所以很多地方都会将其描述为分段锁。注意,行文中,我很多地方用了“槽”来代表一个segment。

线程安全处理方法

//Collections.synchronized*()

List list = new ArrayList<>();
List synList = Collections.synchronizedList(list);

Map map = new HashMap<>();
Map synMap = Collections.synchronizedMap(map);

Set set = new HashSet<>();
Set synset = Collections.synchronizedSet(set);
12345678910

ArrayList、LinkedList和Vector的区别

    ArrayList: 可以看作是能够自动增长容量的数组。
    ArrayList底层的实现是Array, 数组扩容实现。
    ArrayList根据下标查询快,但是根据值查数据速度和LinkList一样。
    ArrayList线程不安全,效率高。

    LinkList是一个双链表,在添加和删除元素时具有比ArrayList更好的性能。
    LinkList线程不安全,效率高。

    Vector底层数据结构是数组,查询快,增删慢。
    Vector线程安全,效率低。

HashMap和HashTable的区别

    HashMap是线程不安全的,所以效率远远高于Hashtable,当需要多线程操作的时候可以使用线程安全的ConcurrentHashMap,ConcurrentHashMap虽然也是线程安全的,但是它的效率比Hashtable要高好多倍。因为ConcurrentHashMap使用了分段锁,并不对整个数据进行锁定。
    HashMap:key可以为null,但是这样的key只能有一个,因为必须保证key的唯一性可以有多个key值对应的value为null。

    Hashtable是线程安全的,它的每个方法上都有synchronized 关键字。
    Hashtable:key和value都不能为null。

List、Set、Map三者的区别

    List:有序、不唯一。
    Set :无序、唯一。
    Map:不能包含重复的键、每个键最多只能映射到一个值、元素存储循序是无序的、以键值对存储数据。
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