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剖析Java 集合框架第一弹

后端2024-04-20 01:53:45

序言

????写文章，这个想法我觉得很多人都有，我也很早就有，但是一直拖着，基于各种考虑：文笔不好啦，没有素材啦，没有深度啦。不管怎样，今天终于迈出了第一步，值得庆祝。
????主要分析生活中的感悟和自己专业技术(java方向)，前期可能是以技术文章为主，毕竟对于新手来说，写生活感悟不比高考写命题作文简单。
????希望能分享我的所学所感，促使自己热爱生活，稳步提升。经常加班到深夜，走在寂静无人的路上，想的最多的就是活着是为了什么，这么拼，最后得到什么，为了什么。现在还没有确切答案，但是我希望我能热爱生活！
话不多说，进入今天的分享主题，java集合框架

1. 集合概况

下图展示了Java容器类库关系图
剖析Java 集合框架第一弹,第1张

数据结构本质就是数组和链表

无序性是指存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加 ，而是根据数据的哈希值决定的。
不可重复性是指添加的元素按照 equals()判断时 ，返回 false，需要同时重写 equals()方法和 HashCode()方法。

Java容器类类库的用途是"保存对象"，并将其划分为两个不同的概念：
Collecton 一个独立元素的序列

  • List 必须按照插入的顺序保存元素

  • Arraylist：基于动态数组实现，支持随机访问、有序、重复、线程不安全、扩容为当前的1.5倍。

  • Vector：和 ArrayList 类似，线程安全，扩容为当前的2倍。

  • LinkedList：双向链表，只能顺序访问，快速插入和删除元素。还可以用作栈、队列和双向队列。线程不安全。

  • Set 不能有重复元素

  • HashSet（无序，唯一）: 基于哈希表实现，底层采用 HashMap 来保存元素

  • TreeSet（有序，唯一）：红黑树(自平衡的排序二叉树)，支持有序性操作。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)。

  • LinkedHashSet：是 HashSet 的子类，内部使用双向链表维护元素的插入顺序,顺序为插入顺序或者最近最少使用（LRU）顺序。

  • Queue 按照排队规则来确定对象产生的顺序

  • LinkedList：可以用它来实现双向队列和栈。

  • PriorityQueue：基于堆结构实现，可以用它来实现优先队列。Map. 一组成对的"键值对"对象，允许你使用键来查找值。

  • HashMap：JDK1.8 由数组+链表组成的，当链表长度大于阈值（默认为 8）（当前数组的长度大于 64）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间，key/value可为null

  • LinkedHashMap：继承自 HashMap，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。

  • TreeMap：红黑树

  • Hashtable：数组+链表组成的，线程安全的，它是遗留类，不应该去使用它，而是使用 ConcurrentHashMap 来支持线程安全，key/value不可为null

线程安全的集合类

Arraylist、LinkedList、HashMap、HashSet、TreeSet、TreeMap、PriorityQueue 都不是线程安全的。java.util.concurrent 包中提供了很多并发容器供你使用：

  • ConcurrentHashMap: 可以看作是线程安全的 HashMap
  • CopyOnWriteArrayList:可以看作是线程安全的 ArrayList，在读多写少的场合性能非常好，远远好于 Vector.
  • ConcurrentLinkedQueue:高效的并发队列，使用链表实现。可以看做一个线程安全的 LinkedList，这是一个非阻塞队列。
  • BlockingQueue: 这是一个接口，JDK 内部通过链表、数组等方式实现了这个接口。表示阻塞队列，非常适合用于作为数据共享的通道。
  • ConcurrentSkipListMap :跳表的实现。这是一个Map，使用跳表的数据结构进行快速查找。

2. 如何选用集合

以下基于《Java编程思想》第四版第17章 容器深入研究 总结

  • 对List的选择:
    最佳的做法可能是将ArrayList作为默认首选,只有需要额外的功能,或者频繁的进行插入和删除而使性能变差的时候,才去选择LinkedList。如果使用的是固定数量的元素,可以Arrays.asList()产生的列表List。或者直接使用数组。应该避免使用Vector，应该使用CopyOnWriteArrayList，专门用于并发编程。
  • 对Set的选择
    HashSet的性能最好。只有需要一个有序的Set时,才应该使用 TreeSet。对于插入操作, LinkedHashSet比HashSet的代价更高，这是由维护链表所带来额外。
  • 对Map的选择
    同Set。HashMap的性能最好。需要排序时使用TreeMap,LinkedHashMap在插入时比HashMap慢一点。避免使用HashTable，使用 ConcurrentHashMap 来支持线程安全。

3. 集合容器中的设计模式

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。

public interface Iterator<E> {
    //集合中是否还有元素
    boolean hasNext();
    //获得集合中的下一个元素
    E next();
    ......
}

从 JDK 1.5 之后可以使用 foreach 方法来遍历实现了 Iterable 接口的聚合对象。

List<String> list = new ArrayList<>();
for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}

适配器模式

java.util.Arrays#asList() 可以把数组类型转换为 List 类型。

@SafeVarargs
public static <T> List<T> asList(T... a)

Integer[] arr = {1, 2, 3};
List list = Arrays.asList(arr);
//也可以使用以下方式调用 asList()：
List list = Arrays.asList(1, 2, 3);

应该注意的是 asList() 的参数为泛型的可变长参数，不能使用基本类型数组作为参数，只能使用相应的包装类型数组。

后

感谢看官看完！本来想挨个分析源码，还是太年轻。且不说花了多长时间，限于篇幅，码字，排版，编辑...真是令人头大

磕磕绊绊写完了基本篇，下篇源码分析，敬请期待！

ps

集合框架脑图
剖析Java 集合框架第一弹,第2张

https://www.xamrdz.com/backend/3vv1923354.html

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