单列集合框架体系Collection

发布时间:2019-07-04 06:00:01发布者:Mr.Zhang阅读(414)

单列集合框架体系

List 集合体系 主要实现类 依次为 ArrayList,LinkedList,Vector 。

List接口主要特征:

  有序,可重复,有索引,底层容量是动态扩容的。(代码以JDK 1.8为例)

ArrayList:是List接口的主要实现类,底层用数组实现: ,transient Object[] elementData; 

     线程不安全的,查询快,增加,删除 慢(相对于LinkedList)

     JDK1.7默认初始长度是10,JDK1.8默认长度是0 ,在调用添加方法之后,才进行长度初始化(值是 10)。

     扩容是在当前的数据容量比集合内部数组长度大时,进行扩容,扩容时会先复制原有的数组,然后创建新数组,把原有数组放入新数组中,新数组长度扩围原有的1.5倍,如果

     发现数组长度还是不够用,那么直接把当前的实际容量赋值给新数组的容量
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } public boolean add(E e) {    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++;     //如果初始值为10 ,现在集合长度为10 ,在添加低11个元素的时候 //会符合下面的判断条件,进入扩容机制 // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; // 先扩大1.5倍,作为新数组的使用长度,通过下面判断是否够用 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) //扩容1.5倍的新数组长度还是不够用,那么直接把当前的实际容量赋值给新数组的容量 newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win:   //调用java.util.Arrays 工具包下面的复制数组方法  elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { @SuppressWarnings("unchecked") T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; }

 

 LinkedList:底层是双向链表实现的,有前后元素的地址存储。

transient Node<E> first;
transient Node<E> last; private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } } public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }

 Vector:线程安全的,底层用 Object[] elementData  数组,扩容是原来的2倍长度 这个和ArrayList 是不一样的

protected Object[] elementData;
public Vector(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0); } public synchronized void addElement(E obj) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = obj; } private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length;      //扩容是原来的2倍长度 int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

 

Set集合体系 主要实现类依次为 HashSet,LinkedHashSet,TreeSet;

  Set集合的特点:

    无序不可重复,这个不是指存取的顺序,指的是数据存放在内存中的地址的无序性,简单点说就是没有索引排序,是用hash值来进行判断。

    其中HashSet 是Set 的主要实现类,如果没有特殊情况的话,一般都使用这个类。

    无序性:不是指随机性,底层是数组+链表(JDK1.8 会把链表转红黑树) 通过hashCode() 计算出对应的hash 值,然后通过hash 值计算出数据存储在数组 对应的 地址上。

    不可重复性:先计算要存储值 的hash 值,通过hash 值来计算在容器中数组存放的位置,如果当前数据的hash 值所在容器的位置没有数据就直接存进去,

          如果有,那么就和容器中的值进行hash 值的比较,如果hash值相同,再计算当前值equals() 容器中该位置的值是否相等,如果相等就代表是同一个元素,就不存进容器中,

          如果hash值不同,则直接存进容器中,JDK1.7 是把当前元素存进数组和链表的连接处(链表前端),JDK1.8是把当前数据存进数据对应数组连接的链表的末端。保证元素的不可重复性。

HashSet:可以存储null 值,线程不安全的(简单理解 :就是多线程情况下会不会产生数据不一致的问题,其实安不安全,基本就看是否是 加了锁,或者是底层是不是用CAS 机制等来进行处理过),

      JDK1.7底层是 用数组+链表(单向链表)初始长度是 16 

LinkedHashSet:是HashSet 的 子类 通过创建LinkedHashSet 的构造方法,实际是调用的HashSet的私有方法来进行初始化操作,其中的初始化其实直接对应的是LinkedHashMap这个类。

        简单点说,实际上就是用LinkedHashMap 来进行实现的。底层是双向链表

LinkedHashSet:源代码截取

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
      public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor, true); } public LinkedHashSet(int initialCapacity) { super(initialCapacity, .75f, true); } public LinkedHashSet() { super(16, .75f, true); } }

HashSet 源代码截取:

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private transient HashMap<E,Object> map; HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } }

LinkedHashMap 源代码截取:

public class LinkedHashMap<K,V>
    extends HashMap<K,V>
    implements Map<K,V>
{
    static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> { Entry<K,V> before, after; Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { super(hash, key, value, next); } } }

 

TreeSet:底层使用TreeMap实现,是一个可以排序的set集合。可以定制排序和比较排序,即实现指定泛型类中实体属性自然排序,也可以通过构造函数来进行指定外部的比较器来进行比较排序。

    需要注意的是,向TreeSet中添加的数据要是想同类型的。否则会报错。

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) { TreeSet treeSet = new TreeSet(); treeSet.add("123"); treeSet.add(123); } } //报错信息如下 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer at java.lang.Integer.compareTo(Integer.java:52) at java.util.TreeMap.put(TreeMap.java:568) at java.util.TreeSet.add(TreeSet.java:255) at CollectionTest.main(CollectionTest.java:10)

  如果不实现自然排序接口(Comparable),直接把值放进TreeSet 中还是会报错:

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) { TreeSet<User> treeSet = new TreeSet(); treeSet.add(new User("Misaka",23)); treeSet.add(new User("mikoto",24)); } } Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: User cannot be cast to java.lang.Comparable at java.util.TreeMap.compare(TreeMap.java:1294) at java.util.TreeMap.put(TreeMap.java:538) at java.util.TreeSet.add(TreeSet.java:255) at CollectionTest.main(CollectionTest.java:9)

 实现Comparable代码示例:

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) { TreeSet<User> treeSet = new TreeSet(); treeSet.add(new User("mikoto",24)); treeSet.add(new User("Misaka",23)); Iterator<User> iterator = treeSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ User user = iterator.next(); System.out.println(user); } } } //省略 get,set,toString,构造等模板代码 public class User implements Comparable{ public int compareTo(Object o) { if (o instanceof User){ User user = (User)o; Integer age = user.getAge(); return this.age.compareTo(age); }else { throw new RuntimeException("类型比较错误"); } } } 测试结果: User{name='Misaka', age=23} User{name='mikoto', age=24}

 实现Comparator 外部比较器代码示例:

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) { Comparator<User> comparator = new Comparator<User>() { public int compare(User o1, User o2) { return Integer.compare(o1.getAge(),o2.getAge()); } }; TreeSet<User> treeSet = new TreeSet(comparator); treeSet.add(new User("mikoto",24)); treeSet.add(new User("Misaka",23)); treeSet.add(new User("Misaka",3)); treeSet.add(new User("Misaka",5)); treeSet.add(new User("Misaka",6)); treeSet.add(new User("Misaka",1)); Iterator<User> iterator = treeSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ User user = iterator.next(); System.out.println(user); } } } 输出结果: User{name='Misaka', age=1} User{name='Misaka', age=3} User{name='Misaka', age=5} User{name='Misaka', age=6} User{name='Misaka', age=23} User{name='mikoto', age=24}

 





本文转自博客园,原文地址:https://www.cnblogs.com/mishaka/p/11129574.html