Java中的集合類(List,Set.Map)
1.List
1.1 Arraylist 與 LinkedList 區別
- 是否保證執行緒安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保證執行緒安全；
- 底層資料結構： Arraylist 底層使用的是 Object 陣列；LinkedList 底層使用的是 雙向連結串列 資料結構
- 插入和刪除是否受元素位置的影響： ① ArrayList 採用陣列儲存，所以插入和刪除元素的時間複雜度受元素位置的影響。 比如：執行add(E e)方法的時候， ArrayList 會預設在將指定的元素追加到此列表的末尾，這種情況時間複雜度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和刪除元素的話（add(int index, E element)）時間複雜度就為 O(n-i)。因為在進行上述操作的時候集合中第 i 和第 i 個元素之後的(n-i)個元素都要執行向後位/向前移一位的操作。 ② LinkedList 採用連結串列儲存，所以插入，刪除元素時間複雜度不受元素位置的影響，都是近似O（1）而陣列為近似O（n）。
- 是否支援快速隨機訪問： LinkedList 不支援高效的隨機元素訪問，而 ArrayList 支援。快速隨機訪問就是通過元素的序號快速獲取元素物件(對應於get(int index)方法)。
- 記憶體空間佔用： ArrayList的空間浪費主要體現在在list列表的結尾會預留一定的容量空間，而LinkedList的空間花費則體現在它的每一個元素都需要消耗比ArrayList更多的空間（因為要存放直接後繼和直接前驅以及資料）。
- 注意:
- ArrayList遍歷時使用普通for迴圈較快.
- LinkedList遍歷時使用迭代器較快.
1.2 List中的迭代器
for(Object obj : list){
list.remove(obj)
}
注意: 一般list中迭代器不能使用此種方法移除元素,會觸發 ConcurrentModifyException,如果要刪除可以使用Iterator.remove() 此處如果切換成CopyOnWriteArrayList則可以正常刪除
1.3 ArrayList的擴容機制
詳見:
https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/collection/ArrayList-Grow.md
Map
2.1 Java1.8底層實現
底層=陣列+連結串列(大小超過8,轉換為紅黑樹)
HashMap 通過 key 的 hashCode 經過擾動函式處理過後得到 hash 值，然後通過 (n - 1) & hash 判斷當前元素存放的位置（這裡的 n 指的是陣列的長度），如果當前位置存在元素的話，就判斷該元素與要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的話，直接覆蓋，不相同就通過拉鍊法解決衝突。
所謂擾動函式指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是擾動函式是為了防止一些實現比較差的 hashCode() 方法,換句話說使用擾動函式之後可以減少碰撞。
//hash方法
static final int hash(Object key) {
int h;
// key.hashCode()：返回雜湊值也就是hashcode
// ^ ：按位異或
// >>>:無符號右移，忽略符號位，空位都以0補齊
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); //擾動函式進行處理
}
2.2 HashMap長度為什麼是2的冪次方
一般用hash對map的長度取模使用,當且僅當length是2的冪次方時,hash%length==hash&(length-1)成立,這樣的話位與比取模%運算要更快
2.3 HashMap執行緒不安全問題
HashMap不是執行緒安全的類,兩個執行緒同時去put可能引起資料不一致,在1.7以前還存在閉鏈問題,1.8以後解決了這個問題,併發環境下建議使用ConcurrentHashMap;
詳情參見：
https://coolshell.cn/articles/9606.html
2.4 HashMap的其他資料
更詳細的資料, 請參見:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/21673805
2.5 ConcurrentHashMap的基本結構
1.底層資料結構:
JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底層採用 分段的陣列+連結串列 實現，JDK1.8 採用的資料結構跟HashMap1.8的結構一樣，陣列+連結串列/紅黑二叉樹。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底層資料結構類似都是採用 陣列+連結串列 的形式，陣列是 HashMap 的主體，連結串列則是主要為了解決雜湊衝突而存在的；
2.實現執行緒安全的方式:
① 在JDK1.7的時候，ConcurrentHashMap（分段鎖） 對整個桶陣列進行了分割分段(Segment)，每一把鎖只鎖容器其中一部分資料，多執行緒訪問容器裡不同資料段的資料，就不會存在鎖競爭，提高併發訪問率。 到了 JDK1.8 的時候已經摒棄了Segment的概念，而是直接用 Node 陣列+連結串列+紅黑樹的資料結構來實現，併發控制使用 synchronized 和 CAS 來操作。（JDK1.6以後 對 synchronized鎖做了很多優化） 整個看起來就像是優化過且執行緒安全的 HashMap，雖然在JDK1.8中還能看到 Segment 的資料結構，但是已經簡化了屬性，只是為了相容舊版本；synchronized只鎖定當前連結串列或紅黑二叉樹的首節點，這樣只要hash不衝突，就不會產生併發，效率又提升N倍。
Set
當你把物件加入HashSet時，HashSet會先計算物件的hashcode值來判斷物件加入的位置，同時也會與其他加入的物件的hashcode值作比較，如果沒有相符的hashcode，HashSet會假設物件沒有重複出現。但是如果發現有相同hashcode值的物件，這時會呼叫equals（）方法來檢查hashcode相等的物件是否真的相同。如果兩者相同，HashSet就不會讓加入操作成功。
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