Java集合

概述Java集合框架的基础接口

Collection 集合的顶级接口，对象的集合（单列集合）
├——-List 接口：元素按进入先后有序保存，元素可重复
│—————-├ LinkedList 接口实现类，底层数据结构为双链表，插入删除，没有同步，线程不安全
│—————-├ ArrayList 接口实现类，可变数组，随机访问，没有同步，线程不安全
│—————-└ Vector 接口实现类数组，同步，线程安全
│ ———————-└ Stack 是Vector类的实现类
└——-Set 接口：仅接收一次，不可重复，并做内部排序
├—————-└HashSet 接口实现类底层是hash table数据结构，使用hash表（数组）存储元素，不可重复
│————————└ LinkedHashSet 底层数据结构为哈希表与双链表元素不可重复
└ —————-TreeSet 底层实现的数据结构为红黑树，源码中直接使用的TreeMap实现操作，特点：元素排好序
└ —————-SortedSet 接口，直接继承自Set

Map 接口键值对的集合（双列集合）
├———Hashtable 接口实现类，同步，线程安全
├———HashMap 接口实现类，底层是哈希表（hash table），不同步，线程不安全
│—————–├ LinkedHashMap 双向链表和哈希表实现，不允许重复key
├ ——–TreeMap 底层红黑树对所有的key进行排序，不允许重复key
└———ConcurrentHashMap 线程安全

简述List和Set

首先List 和Set都是接口，继承自Collection接口。

List接口的常见实现类有：ArrayList、LinkedList、Vactor，这三者也都继承了 AbstractList抽象类，LinkedList多继承了一次AbstractSequentialList；
其中，ArrayList实现类的内部实现是动态数组形式，意味着可以根据数组下标随机访问元素，读取效率更高；相对的，写入的效率低，插入和删除的效率相对低；
而LinkedList底层数据结构是双链表(自JDK1.7以后由双向循环链表改为双向链表)，由于是链表，所以没有长度限制，添加或删除元素时只需要改变指针指向就可以了(连接新结点或断开某个结点)；相对的，访问结点是，链表上需要挨个结点访问，因此LinkedList读取效率相对较低，但插入和删除效率相对较高；（但是实际业务上ArrayList写入效率并不比LinkedList低多少，能用ArrayList尽量用ArrayList；讲个笑话，LinkedList作者自己曾经说过，Josh Bloch："Does anyone actually use LinkedList？I wrote it，and I never use it。" LinkedList作者自己造轮子，自己不用,好厨子从来不吃自己做的饭）
Vector和ArrayList的功能类似，ArrayList是后面替代Vector的，底层都是使用数组实现的，但是Vector的方法是同步的，线程安全，默认初始容量为10，扩容默认翻倍，可指定扩容的大小；ArrayList如果没有设置容量的话默认初始容量为10，扩容大小为初始容量的50%。

ArrayList 几个重要属性

  1. `private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;` :序列化编号，序列化和反序列化时比较版本的

  2. `DEFAULT_CAPACITY = 10`：默认arrayList的初始容量 10

  3. `private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};` :用于空实例的共享空数组实例，在ArrayList的有参构造函数(构造具有指定初始容量的空列表。)中,当参数initialCapacity  (列表的初始容量)为0时，会使用 EMPTY_ELEMENTDATA  给elementData赋值。

  4. `private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};` 和EMPTY_ELEMENTDATA 一样，数组在第一次添加元素时会判断elementData是否等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，假如等于则会初始化容量为DEFAULT_CAPACITY，也就是10；数组无参构造函数在初始化时会使用 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA给elementData赋值。**无参的构造方法，在jdk1.6的环境下，初始容量是10；在jdk1.7的环境下，初始容量是10；在jdk1.8的环境下，初始容量是0。**

     - 为什么要区分EMPTY_ELEMENTDATA  和 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA？

     - 针对初始化时的扩容判断 当为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 时说明是无参构造函数创建的，则可以直接扩容为DEFAULT_CAPACITY也就是10为初始容量


  5. `transient Object[] elementData;` ：注意，elementData是transient修饰的，不是private ；被transient修饰的变量不参与序列化和反序列化；

  6. `private int size;` ：数组列表大小(包含元素数量)

  7. `public ArrayList(int initialCapacity) {...}` ：有参构造函数，构造具有指定初始容量的空列表

  8. `public ArrayList() {}` : 无参构造函数，创建一个初始容量为0的空数组（无参的构造方法，在jdk1.6的环境下，初始容量是10；在jdk1.7的环境下，初始容量是10；在jdk1.8的环境下，初始容量是0，1.8的注释上依然写着初始容量是10，但很显然是错的）

     

  9. `public ArrayList(Collection<? extends E> c) {}` 构造一个含有指定Collection集合元素的数组列表，如果放的是Map类型，需要转成Collection

  10. `private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;` :数组最大容量 Integer最大值为0x7fffffff=2^31-1;

ArrayList扩容

ArrayList扩容和初始容量是有关的，在jdk1.6、1.7时，ArrayList默认初始容量为10，但是在jdk1.8时，默认初始容量为0(无参构造方法或有参构造指定容量为0时)
我们知道，ArrayList有三种构造方法，一个无参构造，一个含有指定泛型Collection类型集合元素的有参构造(添加Map类型的需要强转)以及一个指定初始容量的有参构造

在无参构造方法中，可以看到：

给elementData 赋值一个常量DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA（彩蛋：注释 Constructs an empty list with an initial capacity of ten. 1.8的注释中依然是构造一个初始容量为10的集合，这点是错的）

可以看出 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 其实是一个Object类型常量空对象

指定初始容量的有参构造中，给elementData 赋值的也是一个常量空对象：EMPTY_ELEMENTDATA

if判断数组中的元素个数，为零则直接看else if部分：给elementData 赋值一个常量 EMPTY_ELEMENTDATA

添加集合的有参构造中也是如此：

当传入的初始容量initialCapacity > 0为真时，创建一个大小为initialCapacity的空数组，并将引用赋给elementData；

当传入的初始容量initialCapacity = 0为真时，将空数组EMPTY_ELEMENTDATA赋给elementData；

当传入的初始容量initialCapacity < 0为真时，直接抛出IllegalArgumentException异常。

可以看出，无论是有参还是无参构造，虽然给elementData 赋值的是两个常量，但都是空的数组对象，也就是说在初始化的时候，ArrayList默认初始容量是为0的
至于为什么要用两个常量来给elementData 赋值，是因为后面扩容时，可以根据这个标记来判断，该数组是通过无参构造方法初始化的，还是有参构造初始化的，会影响到第一次扩容容量大小；如果是无参构造，在添加第一个元素是，给数组进行第一次扩容，容量为10

第一次添加元素时：

看看ensureCapacityInternal方法：

计算容量：可以从源码上看到，当第一次调用add(E e)方法的时候，判读是不是无参构造函数创建的对象，如果是，将DEFAULT_CAPACITY即10作为ArrayList的容量，此时minCapacity = 1

另外，ArrayList扩容时，如果是无参构造，那么第一次扩容大小为10，第二次扩容大小为0.5倍当前容量，即10+5=15；第三次扩容时，扩容大小是15+7=22；
为什么是+7而不是+7.5？
因为在源码中，以位移运算来计算增加容量的：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
即 newCapacity 是当前list容量oldCapacity+ 当前容量右移之后计算的结果，如果当前容量为15，二进制为1111，右移一位后即0111(2)=7(10)，所以第三次扩容后，容量大小为15+7=22；

扩容计算方法：

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本文作者：Destiny-2015
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