java容器
概览
容器主要包括 Collection 和 Map 两种,Collection 存储着对象的集合,而 Map 存储着键值对(两个对象)的映射表。
Collection
1. 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。但是查找效率不如 HashSet,HashSet 查找的时间复杂度为 O(1),TreeSet 则为 O(logN)。
- 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 Iterator 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(用于保证元素的插入和取出顺序满足 FIFO 的场景)。
2. List
-
ArrayList:基于动态数组实现,支持随机访问**(线程不安全)**。
- 扩容:ArrayList 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右(oldCapacity 为偶数就是 1.5 倍,否则是 1.5 倍左右)
-
Vector:和 ArrayList 类似,但它是线程安全的。
-
LinkedList:基于双向链表实现,只能顺序访问,但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此,LinkedList 还可以用作栈、队列和双向队列。(线程不安全)
3. Queue
- LinkedList:可以用它来实现双向队列。
- PriorityQueue:基于堆结构实现,可以用它来实现优先队列。
Map
- TreeMap:基于红黑树实现。
- HashMap:基于哈希表实现。
- HashTable:和 HashMap 类似,但它是线程安全的,这意味着同一时刻多个线程同时写入 HashTable 不会导致数据不一致。它是遗留类,不应该去使用它,而是使用 ConcurrentHashMap 来支持线程安全,ConcurrentHashMap 的效率会更高,因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。
- LinkedHashMap:使用双向链表来维护元素的顺序,顺序为插入顺序或者最近最少使用(LRU)顺序。
容器中的设计模式
迭代器模式
Collection 继承了 Iterable 接口,其中的 iterator() 方法能够产生一个 Iterator 对象,通过这个对象就可以迭代遍历 Collection 中的元素。
适配器模式
适配器模式常被用于实现不同容器类型之间的转换或兼容
java.util.Arrays#asList() 可以把数组类型转换为 List 类型。
各种常见数据结构
HashMap 和 Hashtable 的区别
- 线程是否安全:
HashMap
是非线程安全的,Hashtable
是线程安全的,因为Hashtable
内部的方法基本都经过synchronized
修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用ConcurrentHashMap
吧!); - 效率: 因为线程安全的问题,
HashMap
要比Hashtable
效率高一点。另外,Hashtable
基本被淘汰,不要在代码中使用它; - 对 Null key 和 Null value 的支持:
HashMap
可以存储 null 的 key 和 value,但 null 作为键只能有一个,null 作为值可以有多个;Hashtable 不允许有 null 键和 null 值,否则会抛出NullPointerException
。 - 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同: ① 创建时如果不指定容量初始值,
Hashtable
默认的初始大小为 11,之后每次扩充,容量变为原来的 2n+1。HashMap
默认的初始化大小为 16。之后每次扩充,容量变为原来的 2 倍。② 创建时如果给定了容量初始值,那么Hashtable
会直接使用你给定的大小,而HashMap
会将其扩充为 2 的幂次方大小(HashMap
中的tableSizeFor()
方法保证,下面给出了源代码)。也就是说HashMap
总是使用 2 的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是 2 的幂次方。 - 底层数据结构: JDK1.8 以后的
HashMap
在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为 8)时,将链表转化为红黑树(将链表转换成红黑树前会判断,如果当前数组的长度小于 64,那么会选择先进行数组扩容,而不是转换为红黑树),以减少搜索时间(后文中我会结合源码对这一过程进行分析)。Hashtable
没有这样的机制。
HashMap 和 HashSet 区别
如果你看过 HashSet
源码的话就应该知道:HashSet
底层就是基于 HashMap
实现的
HashSet 如何检查重复?
简而言之:就是先判断hashcode,如果没有一样的,那么必不重复,如果有,再判断equal函数判断是不是真相等。
以下内容摘自我的 Java 启蒙书《Head first java》第二版:
当你把对象加入
HashSet
时,HashSet
会先计算对象的hashcode
值来判断对象加入的位置,同时也会与其他加入的对象的hashcode
值作比较,如果没有相符的hashcode
,HashSet
会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashcode
值的对象,这时会调用equals()
方法来检查hashcode
相等的对象是否真的相同。如果两者相同,HashSet
就不会让加入操作成功。
算法中的容器使用
List<>使用
需要创建一个可变的,随机访问的队列。
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