Java容器框架

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类图关系

Collection实现了Iterable接口，通过Iterable接口定义的Interator < T> iterator()方法来获得Iterator对象。

Iterator<T> iter=list.iterator();
if(iter.hasNext()){
    T temp=iter.next();
}//next()方法既返回一个当前Iterator对象，又把游标向下移动一个单位。

1. 列表 List

实现List接口的集合类，集合中的元素插入有序，可以重复。

  1. ArrayList

数组实现，线程不安全，初始大小为10（可传参），扩容×1.5（不可变），查找快、增删慢

扩容、remove、add操作都是拷贝；clear操作是数组元素依次置为null。

Object[] elementData;//核心存储结构

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

注意：方法前没有synchronized关键字；

可能出现的异常：java.util.ConcurrentModificationException

解决ArrayList线程不安全方法：

（1）new Vector<>();

（2）Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

（3）new CopyOnWriteArrayList<>(); （√）

写时复制,读写分离的思想：

  1. LinkedList

双向链表实现，线程不安全，查找慢、增删快

Node <E> first/last=new Node<E>(null,null,null);//核心存储结构
  1. Vector

数组实现，线程安全，初始大小10（可传参），扩容×2（可传参），查找快、增删慢

 protected Object[] elementData;//存储结构：数组，同ArrayList

vector初始大小默认为10，capacityIncrement值默认为0，即扩容×2。

synchronized关键字实现线程同步：

2. 集合 Set

实现Set接口的集合类，集合中的元素不可重复。

  1. HashSet

线程不安全，无序，可以容纳null元素，内部是HashMap实现的，数据结构是hash表。

HashMap<E,Object> map;//核心存储结构

private static final Object PRESENT=new Object();//value均设为此值

可能出现的异常：java.util.ConcurrentModificationException

解决HashSet线程不安全方法：

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

(2)Set set=new CopyOnWriteArraySet<>();

//底层是CopyOnWriteArrayList

  1. LinkedHashSet

线程不安全，插入有序，可以容纳null元素，内部是LinkedHashMap实现的，数据结构是hash表+双向链表维护插入顺序

  1. TreeSet

线程不安全，元素有序，不能容纳null元素，内部是TreeMap实现的，数据结构是二叉树

-HashSet和LinkedHashSet判定元素重复的原则：

判定两个元素的hashCode返回值是否相同，不同则返回false；若两者hashCode相同，则判定equals方法，不同返回false，相同返回true。hashcode->equals()

-Treeset判定元素重复的原则：

元素需要继承Comparable接口，比较两个元素的compareTo方法

TreeMap <E,Object>;//核心存储结构

3. 映射 Map

  1. HashMap

K-V对，K和V都允许为null，线程不安全，无序,数据结构是hash表。

Java（HashMap）中规定,两个内容相同（equals()为true）的对象必须具有相等的hashCode，否则整个存储过程就发生了悖论。

transient Node<K,V>[] table;//存储结构，Node对象数组

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>//Node内部类实现了Entry接口

HashMap的位桶数组，初始大小为16（可以在取模和扩容时作优化，可以修改），其中元素达到0.75（负载因子，可以修改）×length，就重新调整数组大小变为原来的2倍。扩容很耗时，本质是定义新的更大的数组，并将旧数组内容挨个拷贝到新数组中。HashMap最大容量为1<<30即2^30（int4个字节，含符号位）。

JDK7中，HashMap底层是数组+链表实现；JDK8中，HashMap在存储一个元素时，当对应链表长度大于8时，链表就转换为红黑树，这样又大大提高了查找的效率，在长度小于6时，转回链表。

JDK7中扩容时由于线程不同步数组的链表可能出现环，就可能出现死锁问题；JDK8中改进扩容机制，使用尾插法，使扩容后的hashMap保持顺序，出现死锁的概率大大降低。

位桶数组大小是2的次幂，JDK1.8扩容时只需要判断Hash值的新增参与运算的位是0还是1就直接迅速计算出了扩容后的储存方式，而不需要重新进行异或。

//JDK1.8
putVal方法{
	如果table为空或长度为0，则进行resize()扩容；
	计算要插入元素的hash值，即对应位桶数组下标（（n-1）&hash），如果对应位置为空{
		即此时无hash冲突，直接放入，作为对应位置第一个Node对象；
	}
	发生hash冲突{
		如果对应位置第一个Node对象key值与要put对象的key值相等，直接覆盖；
		否则判断是否为TreeNode数据结构，是则直接调用putTreeVal方法；
		不是TreeNode结构，即为链表结构{
			遍历链表，如果遍历到key相等的Node对象，则覆盖；
            如果遍历到尾部也没有key相等的Node对象{
				则创建一个新的Node对象，插入尾部；
				如果binCount链表长度大于8，则转为红黑树结构存储；
			}
		}
	}
	如果位桶数组长度超过阈值，就resize()扩容；
}

//JDK1.8
getNode方法{
	如果位桶数组table不为空&&长度不为0&&要找的key的hash值在table中对应位置第一个元素不为null{
    	如果对应位置第一个元素就是要找的值，直接返回；
    	否则，如果对应位置第一个元素的next不为null{
    		如果是红黑树数据结构，调用getTreeNode直接返回；
            否则为链表结构，遍历链表，找到则返回；
   		}
    }
	执行到此处也说明没找到，返回null；
}

HashMap可能出现的异常：java.util.ConcurrentModificationException

解决HashMap线程不安全方法：

（1）Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

（2）new ConcurrentHashMap<>();

  1. LinkedHashMap

基于双向链表维持插入顺序的HashMap

  1. TreeMap

V允许为null，基于红黑树的Map，可以根据key的自然排序或者compareTo方法进行key元素的排序输出。需要实现Comparable接口。

TreeMap和HashMap实现了同样的接口Map，因此用法对于调用者来说没有区别。HashMap效率高于TreeMap；在需要排序的Map时才选用TreeMap，对应类要实现Comparable接口。

  1. Hashtable

K-V对，K和V都不允许为null，线程安全，无序。初始化大小为11（相对来说素数导致的冲突概率小于合数），扩容*2+1。

HashTable使用synchronized锁住整张Hash表实现线程安全。

  1. Properties

继承于Hashtable，可以将K-V对保存在文件中

4. 工具类

  1. Arrays

作用对象是数组，常用方法：

    sort（排序）
    binarySearch（二分查找）
    copyOf（批量复制）
    fill（批量赋值）
    equals（等价性比较）

2. Collections

作用对象是Collection及其子类，常用方法：

    sort
    binarySearch
    fill
    max、min
    reverse（反序）

补充

对象比较（如使用Collections.sort(Target)）时：

  1. 需要对象实现Comparable接口并实现compareTo方法。
  2. 或者新建一个实现Comparator接口的类对象并实现compare方法作为参数传递（适用于对象类不可更改的情况）。
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