【博学谷学习记录】超强总结，用心分享集合重要知识点。

集合

　　1.1 常见的数据结构

　　　　常见的数据结构有：数组、栈、队列、链表、树、散列、堆、图等。

　　　　数组是最常用的数据结构，数组的特点是长度固定，数组的大小固定后就无法扩容了，数组只能存储一种类型的数据，添加，删除的操作慢，因为要移动其他的元素。

　　　　　栈是一种基于先进后出（FILO）的数据结构，是一种只能在一端进行插入和删除操作的特殊线性表。它按照先进后出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后一个数据被第一个读出来）。

　　　　　队列是一种基于先进先出（FIFO）的数据结构，是一种只能在一端进行插入，在另一端进行删除操作的特殊线性表，它按照先进先出的原则存储数据，先进入的数据，在读取数据时先被读取出来。

　　　　链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，其物理结构不能只表示数据元素的逻辑顺序，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列的结节（链表中的每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。根据指针的指向，链表能形成不同的结构，例如单链表，双向链表，循环链表等。

　　　　　树是我们计算机中非常重要的一种数据结构，同时使用树这种数据结构，可以描述现实生活中的很多事物，例如家谱、单位的组织架构等等。有二叉树、平衡树、红黑树、B树、B+树。

　　　　散列表，也叫哈希表，是根据关键码和值 (key 和 value) 直接进行访问的数据结构，通过 key 和 value 来映射到集合中的一个位置，这样就可以很快找到集合中的对应元素。

　　　　堆是计算机学科中一类特殊的数据结构的统称，堆通常可以被看作是一棵完全二叉树的数组对象。

　　　　　图的定义：图是由一组顶点和一组能够将两个顶点相连的边组成的

　　　1.2集合和数组的区别

　　　　区别：数组长度固定、集合长度可变

　　　　　　　数组中存储的是同一种数据类型的元素，可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型

　　　　　　集合存储的都是对象，而且对象的数据类型可以不一致，在开发中一档当对象较多的时候，使用集合来存储对象。

　　　1.3 List 和 Map、Set 的区别

　　　　　　区别：

　　　　　　　　List和set是存储单列数据的集合，map是存储键值对这样的双列数据的集合。

　　　　　　　　List中存储的数据是有顺序的，并且值允许重复；

　　　　　　　　map中存储顺序是无序的，它的键是不允许重复的，但是值允许重复

　　　　　　　　set中存储的数据是无顺序的，并且不允许重复，但元素在集合中的位置是有元素的hashcode决定，即位置是固定的（Set 集合是根据 hashcode 来进行数据存储的，所以位置是固定的，但是这个位置不是用户可以控制的，所以对于用户来说 set 中的元素还是无序的）

　　　　1.4 List 和 Map、Set 的实现类

　　　　　　Collection接口：

　　　　　　　　List 有序, 可重复

　　　　　　　　　　　　ArrayList

　　　　　　　　　　　　　　优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。

　　　　　　　　　　　　　　缺点: 线程不安全，效率高

　　　　　　　　　　　　Vector

　　　　　　　　　　　　　　　　　　优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　缺点: 线程安全，效率低, 已给舍弃了

　　　　　　　　　　　　　　　　LinkedList

　　　　　　　　　　　　　　　　　　优点: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　缺点: 线程不安全，效率高

　　　　　　　　　　Set 无序,唯一

　　　　　　　　　　　　HashSet

　　　　　　　　　　　　　　　底层数据结构是哈希表。(无序,唯一)如何来保证元素唯一性?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　依赖两个方法：hashCode()和 equals()

　　　　　　　　　　　　　　　　LinkedHashSet

　　　　　　　　　　　　　　　　　　底层数据结构是链表和哈希表。(FIFO 插入有序,唯一)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.由链表保证元素有序

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2.由哈希表保证元素唯一

　　　　　　　　　　　　　　　　TreeSet

　　　　　　　　　　　　　　　　　　底层数据结构是红黑树。(唯一，有序)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　如何保证元素排序的呢?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　自然排序

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　比较器排序

　　　　　　　　　　　　　　　　　　如何保证元素唯一性的呢?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　根据比较的返回值是否是 0 来决定

　　　　　　　　　　 Map 接口有四个实现类：

　　　　　　　　　　 HashMap

　　　　　　　　　　基于 hash 表的 Map 接口实现，非线程安全，高效，支持 null 值和 null 键，线程不安全。

　　　　　　　　　　HashTable

　　　　　　　　　　线程安全，低效，不支持 null 值和 null 键；

　　　　　　　　　　LinkedHashMap

　　　　　　　　　　线程不安全，是 HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序；

　　　　　　　　　　TreeMap

　　　　　　　　　　能够把它保存的记录根据键排序，默认是键值的升序排序，线程不安全。

　　　　 1.5Hashmap 的底层原理

　　　　　　　　　　HashMap 在 JDK1.8 之前的实现方式数组+链表,

　　　　　　　　　　但是在JDK1.8 后对HashMap 进行了底层优化,改为了由数组+链表或者数值+红黑树实现,主要的目的是提高查找效率

Jdk8 数组+链表或者数组+红黑树实现，当链表中的元素超过了 8 个以后，会将链表转换为红黑树，当红黑树节点小于等于 6 时又会退化为链表

当 new HashMap():底层没有创建数组，首次调用 put()方法示时，底层创建长度为 16 的数组，jdk8 底层的数组是：Node[],而非 Entry[]，用数组容量大小乘以加载因子得到一个值，一旦数组中存储的元素个数超过该值就会调用 rehash 方法将数组容量增加到原来的两倍，专业术语叫做扩容，在做扩容的时候会生成一个新的数组，原来的所有数据需要重新计算哈希码值重新分配到新的数组，所以扩容的操作非常消耗性能.

默认的负载因子大小为 0.75，数组大小为 16。也就是说，默认情况下，那么当 HashMap中元素个数超过 16*0.75=12 的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍。

在我们 Java 中任何对象都有 hashcode，hash 算法就是通过 hashcode 与自己进行向右位移 16 的异或运算。这样做是为了计算出来的 hash 值足够随机，足够分散，还有产生的数组下标足够随机，

map.put(k,v)实现原理

（1）首先将 k,v 封装到 Node 对象当中（节点）。

（2）先调用 k 的 hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。

（3）下标位置上如果没有任何元素，就把 Node 添加到这个位置上。如果说下标对应的位置上有链表。此时，就会拿着 k 和链表上每个节点的 k 进行 equal。如果所有的 equals 方法返回都是 false，那么这个新的节点将被添加到链表的末尾。如其中有一个 equals 返回了 true，那么这个节点的 value 将会被覆盖。

map.get(k)实现原理

(1) 、先调用 k 的 hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。

(2) 、在通过数组下标快速定位到某个位置上。重点理解如果这个位置上什么都没有，则返

回 null。如果这个位置上有单向链表，那么它就会拿着参数 K 和单向链表上的每一个节点的 K 进行 equals，如果所有 equals 方法都返回 false，则 get 方法返回 null。如果其中一个节点的K 和参数K 进行equals 返回true，那么此时该节点的value 就是我们要找的value了，get 方法最终返回这个要找的 value。

Hash 冲突

不同的对象算出来的数组下标是相同的这样就会产生 hash 冲突，当单线链表达到一定长度后效率会非常低。

在链表长度大于 8 的时候，将链表就会变成红黑树，提高查询的效率

1.6 Hashmap 和 hashtable ConcurrentHashMap 区别

区别对比一(HashMap 和 HashTable 区别)：

1、HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的。

2、HashMap 的键和值都允许有 null 值存在，而 HashTable 则不行。 3、因为线程安全的问题，HashMap 效率比 HashTable 的要高。

4、Hashtable 是同步的，而 HashMap 不是。因此，HashMap 更适合于单线程环境，而 Hashtable 适合于多线程环境。一般现在不建议用 HashTable, ① 是 HashTable 是遗留类，内部实现很多没优化和冗余。②即使在多线程环境下，现在也有同步的 ConcurrentHashMap 替代，没有必要因为是多线程而用 HashTable。

区别对比二(HashTable 和 ConcurrentHashMap 区别)：

HashTable 使用的是 Synchronized 关键字修饰，ConcurrentHashMap 是 JDK1.7 使用了锁分段技术来保证线程安全的。JDK1.8ConcurrentHashMap 取消了 Segment 分段锁，采用 CAS 和 synchronized 来保证并发安全。数据结构跟 HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。

synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要 hash 不冲突，就不会产生并发，效率又提升 N 倍。