Java容器类 Collection （set list queue）和map

参考文献：http://blog.csdn.net/qq_25868207/article/details/55259978

https://www.cnblogs.com/LittleHann/p/3690187.html

https://www.jianshu.com/p/047e33fdefd2

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：

1) Collection

一组"对立"的元素，通常这些元素都服从某种规则

1.1) List必须保持元素特定的顺序

1.2) Set不能有重复元素

1.3) Queue保持一个队列(先进先出)的顺序

2) Map

一组成对的"键值对”对象

Collection和Map的区别在于容器中每个位置保存的元素个数:

1) Collection 每个位置只能保存一个元素(对象)

2) Map保存的是"键值对"，就像一个小型数据库。我们可以通过"键"找到该键对应的"值"

ArrayList要点概括：

1.ArrayList是List接口的可变数组非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。

2.底层使用数组实现

3.该集合是可变长度数组，数组扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量增长大约是其容量的1.5倍，这种操作的代价很高。

4.采用了Fail-Fast机制，面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险

5.remove方法会让下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并把最后一位的值置空，方便GC

LinkedList要点概括：

1.LinkedList是List接口的双向链表非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。

2.底层的数据结构是基于双向链表的，该数据结构我们称为节点

3.双向链表节点对应的类Node的实例，Node中包含成员变量：prev，next，item。其中，prev是该节点的上一个节点，next是4.该节点的下一个节点，item是该节点所包含的值。

5.它的查找是分两半（二分）查找，先判断index是在链表的哪一半，然后再去对应区域查找，这样最多只要遍历链表的一半节点即可找到

HashSet要点概括

1.HashSet由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持，不保证set的迭代顺序，并允许使用null元素。

2.基于HashMap实现，API也是对HashMap的行为进行了封装，可参考HashMap

LinkedHashSet 要点概括

对于LinkedHashSet而言，它继承与HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素，它继承与HashSet，其所有的方法操作上又与HashSet相同。

HashTable要点概括

1.Hashtable是基于哈希表的Map接口的同步实现，不允许使用null值和null键

2.底层使用数组实现，数组中每一项是个单链表，即数组和链表的结合体

3.Hashtable在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

4.synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占

HashMap 要点概括

1.HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现，允许使用null值和null键，但不保证映射的顺序。

底层使用数组实现，数组中每一项是个单向链表，即数组和链表的结合体；当链表长度大于一定阈值时，链表转换为红黑树，这样减少链表查询时间。

2.HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Node对象。HashMap底层采用一个Node[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Node对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法3.决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Node时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Node。

4.HashMap进行数组扩容需要重新计算扩容后每个元素在数组中的位置，很耗性能

5.采用了Fail-Fast机制，通过一个modCount值记录修改次数，对HashMap内容的修改都将增加这个值。迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount，在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map，马上抛出异常

ConcurrentHashMap要点概括

ConcurrentHashMap是线程安全且高效的HashMap。多线程环境下，使用非线程安全的HashMap会导致死循环，而如文章中建议的那样，HashTable这种过时容器效率低下(使用synchronized来保证线程安全)。ConcurrentHashMap使用锁分段技术，大大提高了并发使用的效率。

锁分段技术: 假设容器有多把锁，每一把锁用于锁容器其中一部分数据，当多线程访问容器不同数据段数据时，线程间就不存在锁竞争，从而提高并发访问效率。

1.ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术。

它使用了多个锁来控制对hash表的不同段进行的修改，每个段其实就是一个小的hashtable，它们有自己的锁。只要多个并发发生在不同的段上，它们就可以并发进行。

2.ConcurrentHashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

3.与HashMap不同的是，ConcurrentHashMap使用多个子Hash表，也就是段(Segment)

4.ConcurrentHashMap完全允许多个读操作并发进行，读操作并不需要加锁。如果使用传统的技术，如HashMap中的实现，如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素，读操作不加锁将得到不一致的数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的

LinkedHashMap 要点概括

1.LinkedHashMap继承于HashMap，底层使用哈希表和双向链表来保存所有元素，并且它是非同步，允许使用null值和null键。

2.基本操作与父类HashMap相似，通过重写HashMap相关方法，重新定义了数组中保存的元素Entry，来实现自己的链接列表特性。该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而构成了双向链接列表。

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