集合框架笔记

集合框架

 

为什么使用集合框架

假设，一个班级有30个人，我们需要存储学员的信息，是不是我们可以用一个一维数组就解决了？

那换一个问题，一个网站每天要存储的新闻信息，我们知道新闻是可以实时发布的，我们并不知道需要

多大的空间去存储，我要是去设置一个很大的数组，要是没有存满，或者不够用，都会影响我们，前者

浪费的空间，后者影响了业务！

如果并不知道程序运行时会需要多少对象，或者需要更复杂的方式存储对象，那我们就可以使用Java的

集合框架！

集合框架包含的内容

Java集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，他们位于java.util包中。

【接口和具体类】

【算法】

Collections 类提供了对集合进行排序，遍历等多种算法实现！

【重中之重】

Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象

List 接口存储一组不唯一，有序的对象。

Set 接口存储一组唯一，无序的对象

Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射

ArrayList实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间。遍历元素和随机访问元素的效率比较高

LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高

HashSet:采用哈希算法实现的Set

HashSet的底层是用HashMap实现的，因此查询效率较高，由于采用hashCode算法直接确定

元素的内存地址，增删效率也挺高的。

Collection接口方法

Collection接口

• Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法 既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue 集合。

• JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set和List) 实现。

• 在 Java5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都 当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了 泛型以后，Java 集合可以记住容 器中对象的数据类型。

Collection常用方法

1、添加

add(Object obj)

addAll(Collection coll) 2、获取有效元素的个数 int size() 3、清空集合 void clear() 4、是否是空集合 boolean isEmpty() 5、是否包含某个元素 boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象 boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。 11.2 Collection 接口 方法 6、删除 boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素 boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集 7、取两个集合的交集 boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c 8、集合是否相等 boolean equals(Object obj) 9、转成对象数组 Object[] toArray() 10、获取集合对象的哈希值 hashCode() 11、遍历 iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

迭代器接口

使用 Iterator 接口遍历集合元素 Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。 GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元 素，而又不需暴露该对象的内部细节。 迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公 交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。 Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所 有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了 Iterator接口的对象。 Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建 Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合 的第一个元素之前。

 Iterator iterator = coll.iterator();
 while(iterator.hasNext()){
 //next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
 System.out.println(iterator.next());
 }

Iterator 接口remove()

 Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
 while(iter.hasNext()){
 Object obj = iter.next();
 if(obj.equals("Tom")){
 iter.remove();
 }
 }

• 注意：

  • Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方 法，不是集合对象的remove方法。

  • 如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法， 再调用remove都会报IllegalStateException。

使用 foreach 循环遍历集合元素

Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问 Collection和数组。

遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。

遍历集合的底层调用Iterator完成操作。

foreach还可以用来遍历数组

 //for(集合中元素的类型 局部变量 集合对象 ： 集合对象)
         //内部仍然调用了迭代器。
         for (Object obj : coll){
             System.out.println(obj);
         }

 

遍历数组：

  int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
       //for(数组元素的类型  局部变量  ：数组元素)
       for (int i : arr){
           System.out.println(i);
       }

Collection子接口之一：List接口

List 接口概述

鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组

List集合类中 元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据 序号存取容器中的元素。

JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

List 接口常用方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

void add(int index, Object ele): 在index 位置插入ele 元素

 list.add(1,"BB");

boolean addAll(int index, Collection eles): 从index 位置开始将eles中的所有元素添加进来

 List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);

Object get(int index): 获取指定index 位置的元素

 System.out.println(list.get(0));

int indexOf(Object obj): 返回obj 在集合中首次出现的位置，如果不存在，返回-1

 int index = list.indexOf(456);

int lastIndexOf(Object obj): 返回obj 在当前集合中末次出现的位置

 int i = list.lastIndexOf(123);

Object remove(int index): 移除指定index 位置的元素，并返回此元素

  Object obj = list.remove(0);
         System.out.println(obj);//输出移除的该元素

Object set(int index, Object ele): 设置指定index 位置的元素为ele

 list.set(1,"CC");

List subList(int fromIndex, int toIndex): 返回从fromIndex 到toIndex位置的子集合

 List subList = list.subList(2, 4);
         System.out.println(subList);//本身list没有改变

List 实现类之一：ArrayList

ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类 本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组

ArrayList 的JDK1.8 之前与之后的实现区别？ JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组 JDK1.8：ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组 Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是Vector 实例。

Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合

ArrayList总结

1）arrayList可以存放null。

2）arrayList本质上就是一个elementData数组。

3）arrayList区别于数组的地方在于能够自动扩展大小，其中关键的方法就是gorw()方法。

4）arrayList中removeAll(collection c)和clear()的区别就是removeAll可以删除批量指定的元素，而

clear是全是删除集合中的元素。

5）arrayList由于本质是数组，所以它在数据的查询方面会很快，而在插入删除这些方面，性能下降很

多，有移动很多数据才能达到应有的效果

6）arrayList实现了RandomAccess，所以在遍历它的时候推荐使用for循环。

 

List 实现类之二：LinkedList

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高

新增方法： void addFirst(Object obj) void addLast(Object obj) Object getFirst() Object getLast() Object removeFirst() Object removeLast()

LinkedList： 双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last， 用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基 本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量： prev变量记录前一个元素的位置 next变量记录下一个元素的位置

List 实现类之三：Vector

Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList 相同，区别之处在于Vector是线程安全的。 在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时， 使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。 新增方法： void addElement(Object obj) void insertElementAt(Object obj,int index) void setElementAt(Object obj,int index) void removeElement(Object obj) void removeAllElements()

LinkedList总结

\1. linkedList本质上是一个双向链表，通过一个Node内部类实现的这种链表结构。

\2. 能存储null值

\3. 跟arrayList相比较，就真正的知道了，LinkedList在删除和增加等操作上性能好，而ArrayList在查

询的性能上好

\4. 从源码中看，它不存在容量不足的情况

\5. linkedList不光能够向前迭代，还能像后迭代，并且在迭代的过程中，可以修改值、添加值、还能

移除值。

\6. linkedList不光能当链表，还能当队列使用，这个就是因为实现了Deque接口。

List总结

【arrayList和LinkedList区别】

arrayList底层是用数组实现的顺序表，是随机存取类型，可自动扩增，并且在初始化时，数组的长

度是0，只有在增加元素时，长度才会增加。默认是10，不能无限扩增，有上限，在查询操作的时候性

能更好

LinkedList底层是用链表来实现的，是一个双向链表，注意这里不是双向循环链表,顺序存取类型。

在源码中，似乎没有元素个数的限制。应该能无限增加下去，直到内存满了在进行删除，增加操作时性

能更好。

两个都是线程不安全的，在iterator时，会发生fail-fast：快速失效。

【arrayList和Vector的区别】

arrayList线程不安全，在用iterator，会发生fail-fast

Vector线程安全，因为在方法前加了Synchronized关键字。也会发生fail-fast

面试题

请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层 是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

• ArrayList和LinkedList的异同 二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。 此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于 随机访问get和set，ArrayList绝对优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增 和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

• ArrayList和Vector的区别 Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于 强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用 ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大 小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。

Collection子接口之二：Set接口

• Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法

• Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。

• Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

Set 实现类之一：HashSet

HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。 HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。 HashSet 具有以下特点：

• 不能保证元素的排列顺序

• HashSet 不是线程安全的

• 集合元素可以是 null

  HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。 对于存放在Set容器中的对象， 对应的类一定要重写equals() 和hashCode(Objectobj) 方法，以实现对象相等规则 。即： “相等的对象必须具有相等的散列码” 。

向HashSet中添加元素的过程

• 当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法 来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）

• 如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。

• 如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

扩容机制

底层也是数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12） 就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64,128....等）

重写 hashCode() 方法的基本原则

• 在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。

• 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。

• 对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

• 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的 “冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）

• 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。

• 31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）

• 31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结 果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

Set 实现类之二：LinkedHashSet

• LinkedHashSet 是 HashSet 的子类

• LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是插入顺序保存的。

• LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

• LinkedHashSet 不允许集合元素重复。

Set 实现类之三：TreeSet

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet底层使用 红黑树结构存储数据

新增的方法如下： (了解) Comparator comparator() Object first() Object last() Object lower(Object e) Object higher(Object e) SortedSet subSet(fromElement, toElement) SortedSet headSet(toElement) SortedSet tailSet(fromElement) TreeSet 两种排序方法： 自然排序和 定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

TreeSet和后面要讲的TreeMap 采用红黑树的存储结构

特点：有序，查询速度比List快

排序— 自然排序

自然排序：TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列

如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable接口。

实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

Comparable 的典型实现： BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较 Character：按字符的 unicode值来进行比较 Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例 String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较 Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大

向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添 加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同 一个类 的 对象。 对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通 过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值。 当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保 证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。 否则，让人难以理解。

排序— 定制排序

TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。

利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表 示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。

  public int compare(Object o1, Object o2) {
                 if (o1 instanceof Person && o2 instanceof Person){
                     Person p1 = (Person)o1;
                     Person p2 = (Person)o2;
                     return Integer.compare(p1.getAge(), p2.getAge());
                 }else{
                     throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                 }
             }

要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构 造器。 此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异 常。 使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。

Map接口

Map 接口概述

 Map与Collection并列存在。用于保存具有 映射关系的数据:key-value  Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据  Map 中的 key 用Set来存放,不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，必须重写hashCode()和equals()方法  常用String类作为Map的“键”  key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value  Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

Map常用方法

 添加 、 删除、修改操作 ：  Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中

 void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中  Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value  void clear()：清空当前map中的所有数据  元素 查询的操作：  Object get(Object key)：获取指定key对应的value  boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key  boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value  int size()：返回map中key-value对的个数  boolean isEmpty()：判断当前map是否为空  boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等  元 视图操作的方法：  Set keySet()：返回所有key构成的Set集合  Collection values()：返回所有value构成的Collection集合  Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

Map 实现类之一：HashMap

HashMap是 Map 接口 使用频率最高的实现类。 允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。 所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写： equals()和hashCode() 所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类 要重写：equals() 一个key-value构成一个entry 所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的 HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true， hashCode 值也相等。 HashMap 判断两个 value 相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

HashMap 的存储结构

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)

JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。

HashMap 源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16 MAXIMUM_CAPACITY ： ： HashMap的最大支持容量，2^30 DEFAULT_LOAD_FACTOR ：HashMap的默认加载因子 TREEIFY_THRESHOLD ：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树 UNTREEIFY_THRESHOLD ：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表 MIN_TREEIFY_CAPACITY ：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的 数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行 resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4 倍。） table ：存储元素的数组，总是2的n次幂 entrySet： ：存储具体元素的集 size ：HashMap中存储的键值对的数量 modCount ：HashMap扩容和结构改变的次数。 threshold ：扩容的临界值，=容量*填充因子 loadFactor： ：填充因子

HashMap的实例有两个参数影响其性能。

初始容量：哈希表中桶的数量

加载因子：哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满，的一种尺度

当哈希表中条目数超出了当前容量*加载因子(其实就是HashMap的实际容量)时，则对该哈希表进行

rehash操作，将哈希表扩充至两倍的桶数。

Java中默认初始容量为16，加载因子为0.75。

【loadFactor加载因子】

定义：loadFactor译为装载因子。装载因子用来衡量HashMap满的程度。loadFactor的默认值为

0.75f。计算HashMap的实时装载因子的方法为：size/capacity，而不是占用桶的数量去除以capacity。

loadFactor加载因子是控制数组存放数据的疏密程度，loadFactor越趋近于1，那么数组中存放的数据

(entry)也就越多，也就越密，也就是会让链表的长度增加，loadFactor越小，也就是趋近于0，那么数组

中存放的数据也就越稀，也就是可能数组中每个位置上就放一个元素。那有人说，就把loadFactor变为1

最好吗，存的数据很多，但是这样会有一个问题，就是我们在通过key拿到我们的value时，是先通过key

的hashcode值，找到对应数组中的位置，如果该位置中有很多元素，则需要通过equals来依次比较链表

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

中的元素，拿到我们的value值，这样花费的性能就很高，如果能让数组上的每个位置尽量只有一个元素

最好，我们就能直接得到value值了，所以有人又会说，那把loadFactor变得很小不就好了，但是如果变

得太小，在数组中的位置就会太稀，也就是分散的太开，浪费很多空间，这样也不好，所以在hashMap

中loadFactor的初始值就是0.75，一般情况下不需要更改它。

【桶】

根据前面画的HashMap存储的数据结构图，你这样想，数组中每一个位置上都放有一个桶，每个桶里

就是装一个链表，链表中可以有很多个元素(entry)，这就是桶的意思。也就相当于把元素都放在桶中。

【capacity】

capacity译为容量代表的数组的容量，也就是数组的长度，同时也是HashMap中桶的个数。默认值是

16。

一般第一次扩容时会扩容到64，之后好像是2倍。总之，容量都是**2的幂**。

【size的含义】

size就是在该HashMap的实例中实际存储的元素的个数

【threshold的作用】

threshold = capacity * loadFactor，当Size>=threshold的时候，那么就要考虑对数组的扩增了，也就

是说，这个的意思就是衡量数组是否需要扩增的一个标准。

注意这里说的是考虑，因为实际上要扩增数组，除了这个size>=threshold条件外，还需要另外一个条

件。

什么时候会扩增数组的大小？在put一个元素时先size>=threshold并且还要在对应数组位置上有元素，

这才能扩增数组。

HashMap 的存储结构：JDK 1.8 之前

 HashMap的内部存储结构其实是 数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时， 系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量 (Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”(bucket)，每个 bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。  每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引 用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。 而且新添加的元素作为链表的head。  添加元素的过程： 向HashMap中添加entry1(key，value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据 key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数 组中要存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上 已经存在entry2(或还有链表存在的entry3，entry4)，则需要通过循环的方法，依次 比较entry1中key和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果 hash值不同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value 去替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都 为false,则entry1仍可添加成功。entry1指向原有的entry元素。

HashMap 的扩容 当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的 长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在 HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算 其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize

那么HashMap 什么时候进行扩容呢 ？ 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数 size)loadFactor 时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的 默 认 值 (DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况 下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数 超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把 数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置， 而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数， 那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

HashMap 的存储： 结构：JDK 1.8

 HashMap的内部存储结构其实是 数组+ 链表+ 树 的结合。当实例化一个 HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系 时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表 中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为 “桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查 找bucket中的元素。

每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带 一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能 生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象 可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个 TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。

那么HashMap 什么时候进行扩容和树形化呢 ？ 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数 size)loadFactor 时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的 默 认 值 (DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认 情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中 元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值） 的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元 素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知 HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能

 

当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有 达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成 树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后， 下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。

关于映射关系的key 是否可以修改 ？answer ：不要修改 映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算 每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关 系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上.

 

总结：JDK1.8 相较于之前的变化：

1.HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组 2.当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组 3.数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型 4.形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下） 5.当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置 上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

 

面试题：负载对因子值的大小,对HashMap 有什么影响

 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。  负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长, 造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。  负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的 几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性 能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建 议初始化预设大一点的空间。  按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此 时平均检索长度接近于常数。

Map实现类之二：LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加 元素的顺序 与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代 顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致

Map实现类之三：TreeMap

TreeMap存储 Key-Value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。 TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于 有序状态。 TreeSet底层使用 红黑树结构存储数据 TreeMap 的 Key 的排序：  自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException  定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口  TreeMap判断 两个key 相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

Map实现类之四：Hashtable

Hashtable是个古老的 Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap， Hashtable是线程安全的。 Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询 速度快，很多情况下可以互用。 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value 与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序 Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

Map实现类之五：Properties

Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key 和 value 都是字符串类型 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和 getProperty(String key)方法

 Properties pros = new Properties();
         FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
         pros.load(fis);//加载流对应的文件
 ​
         String name = pros.getProperty("name");
         String password = pros.getProperty("password");
 ​
         System.out.println("name = "+ name+",password = "+password);

Collections工具类

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类 Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作， 还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法

常用方法

 排序操作：为 （均为static 方法） reverse(List)：反转 List 中元素的顺序

shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序 sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序 sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序 swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

查找、替换 Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素 Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回 给定集合中的最大元素 Object min(Collection) Object min(Collection，Comparator) int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数 void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中 boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值

Collections 常用方法：同步控制

Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可使将指定集 合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全 问题