Java集合框架

 

在Java语言中，Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范（接口）和实现（具体实现接口的类）。

所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架（JavaCollectionFramework）。---->所有集合底层几乎都是数组，有的是链表（LinkedList）。

作用：1.减低了程序员的工作量

　　　2.提供了高性能的数据结构和算法实现

　　　3.减少了学习，设计和实现API的工作量

　

 

 

Collection（继承了Iterable接口）和Map是两个顶级接口，所有的接口和实现类都直接或者间接实现了这两个接口。

常用的接口用List，Set，Map

List：集合元素是有序的并且是允许重复，

ArrayList：

LinkedList：

ArrayList和LinkedList的异同？

1.ArrayList和LinkedList都是不同步的，也就是不保证线程安全；

2.ArrayList底层使用的是Object数组，而LinkedList底层使用的是双向循环遍历链表；

3.ArrayList采用的数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响，而LinkedList采用的是链表存储，不受影响。

4.ArrayList实现了RandomAccess接口，所以支持快速随机元素的访问（通过元素的序号快速获取元素对象），而LinkedList不支持，

ArrayList和Vector的区别：Vector类的所有方法都是同步的，可以两个线程安全地址访问一个Vector对象，但是比较耗时。

List集合的主要方法有：

　　　　查：get(int  index)

　　　　增：add(E)/add(int E)

　　　　删：remove(E e)

　　　　改：set(int index,E e)

　　　　

Set：集合元素是无序的并且是不允许重复的。几乎所有的Set实现都是基于同类型Map的，简单地说，Set是剪切版的Map。

每个Set内都有一个同类型的Map实例（CopyOnWriteArraySet除外，它内置的是CopyOnWriteArrayList实例），Set把元素作为

key存储在自己的Map实例中，value则是一个空的Object。

HashSet：集合元素是无序的并且是唯一的，基于HashMap实现的，底层采用HashMap来保存元素。

LinkedHashSet:继承于HashSet，内部是通过LinkedHashMap来实现的。

TreeSet：集合元素是有序的并且是唯一的，红黑树

 

 

Map：是在Collection接口的基础上，为其中的每一个对象指定了一个key，并使用Entry保存每个key-value对，以实现通过key快速定位到对象（value）。

JDK1.8之前底层是由数组+链表组成的，数组使主体，而链表则是主要为了解决哈希冲突。

解决哈希冲突的方法有：

拉链法（也叫链地址法）：指的是在数组后创建一个链表，当产生哈希冲突时就将冲突的哈希值添加到链表中。

开放地址法：如果出现了哈希冲突，就重新探测一个空闲位置，将其插入

当出现非常极端情况，也就是所有的哈希值相同时，会变成一条链表，而链表的查询速度较慢，所以就添加了红黑树，

JDK1.8之后底层是由数组+链表+红黑树组成，当链表长度大于8时，会将链表转换为红黑树，以减少搜索时间。

HashMap：JDK1.8之后底层是由数据+链表+红黑树组成的，线程是不安全的。

HashTable：跟HashMap几乎一样，不过HashTable是线程安全的。

LinkedHashMap：继承于HashMap，底层跟HashMap一样，不过LinkedHashMap增加一条双向链表，

可以保持键值对的插入顺序，实现了访问顺序的相关逻辑。

TreeMap：红黑树

ConcurrentHashMap：是HashMap的线程安全版（JDK1.5引入），提供了比Hashtable更高效的并发性能。是由

Segement数组结构和HashEntry数组结构组成。Segement实现了ReentrantLock，所以是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry用于存储键值对数据。

一个ConcurrentHashMap里包含了一个Segement数组。Segement的结构和HashMap类似，是一种数组+链表的结构，一个Segement包含了一个HashEntry

每个HashEntry使一个链表结构的元素，每个Segement守护一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须获得对应的Segement的锁。

Map接口的主要方法有：

　　　　size()：集合内的对象数量

　　　　put(K，V)/putAll（map）：向Map内添加单个/批量对象

　　　　get(K)：返回key对应的对象

　　　　remove()：删除key对应的对象

　　　　keySet()：返回包含Map中所有key的Set

　　　　values()：返回包含Map中所有value的Collection

　　　　entrySet()：返回包含Map中所有的key-value对的Entry

　　　　containsKey(K)/containsValue(V)：判断Map中是否存在指定key/value。

 

 

面试题：HashMap  VS   Hashtable    VS   ConcurrentHashMap 

1.  三者在数据存储层面的机制原理基本一致；

2.HashMap，线程是不安全的，多线程环境下除了不能保证数据一致性之外，还有可能在rehash阶段引发Entry链表成环，导致死循环；

3.Hashtable，线程是安全的，能保证绝对的数据一致性，但是性能是问题，并发线程越多，性能越差

4.ConcurrentHashMap也是线程安全的，使用分离锁和volatile等方法极大地提升了读写性能，同时也能保证在绝大部分情况下的数据

一致性。但不能保证绝对的数据一致性，在一个线程向Map中加入Entry的操作没有完全完成之前，其他线程有可能读不到新加入的Entry。