【Java基础】集合

集合

集合概述

一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象
的操作，就要对对象进行存储。另一方面，使用 Array 存储对象方面具有一些弊端，而 Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。

Array 在存储方面的特点：

数组初始化以后，长度就确定了；
数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。

Array 在存储方面的缺点：

数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展；
数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数；
数组存储的数据是有序的、可以重复的。对于无序、不可重复的需求，不能满足。

集合框架：

Collection 接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
- List 接口：存储有序的、可重复的对象
  - ArrayList：作为 List 接口的主要实现类；底层使用 Object[] elementData 存储，适用于频繁随机访问操作；add(E e) 默认情况下，扩容为原来的容量的 1.5 倍；线程不安全的，效率高；
  - LinkedList：底层使用双向链表存储，适用于频繁插入、删除操作；线程不安全的，效率高；
  - Vector：作为 List 接口的古老实现类；底层使用 Object[] elementData 存储，适用于频繁随机访问操作；add(E e) 默认情况下，扩容为原来的容量的 2 倍；线程安全的，效率低；
- Set 接口：存储无序的、不可重复的对象
  - HashSet：作为 Set 接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；
  - LinkedHashSet：作为 HashSet 的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历；
  - TreeSet：底层使用红黑树存储，可以按照添加对象的指定属性进行排序；
Map 接口：双列集合，用来存储一对一对的对象
- HashMap：作为 Map 接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储 null 的 key 和 value；底层使用数组+链表+红黑树（JDK8，JDK7无红黑树）存储；
- LinkedHashMap：作为 HashMap 的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历；
- TreeMap：底层使用红黑树存储，可以按照添加对象的指定属性进行排序；
- Hashtable：作为 Map 接口的古老实现类；线程安全的，效率低；不可以存储 null 的 key 和 value；
- Properties：常用来处理配置文件，key 和 value 都是 String 类型；

Collection 接口

Collection 接口是 List、Set 和 Queue 等接口的父接口，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 等集合。

常用方法：

add(Object obj) 将元素/对象 e 添加到集合
addAll(Collection c) 将 c 集合中的元素添加到当前集合中
size() 获取有效元素的个数
clear() 清空集合元素
isEmpty() 判断当前集合是否为空，即是否有元素
contains(Object obj) 是否包含某个元素，是通过元素的 equals 方法来判断是否是同一个对象
containsAll(Collection c) 是否包含某个元素，是调用元素的 equals 方法来比较的，拿两个集合的元素逐个比较
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
removeAll(Collection c) 取当前集合的差集
retainAll(Collection c) 把交集的结果存在当前集合中，不影响 c
equals(Object obj) 集合是否相等
Object[] toArray() 转成对象数组
hashCode() 获取集合对象的哈希值
iterator() 返回迭代器对象，用于集合遍历

Iterator 迭代器接口

Iterator 对象称为迭代器（设计模式的一种），主要用于遍历 Collection 集合（不用于 Map）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。

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。

注意：

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。

常用方法：

hasNext() 判断是否还有下一个元素
next() 将指针下移，并下移以后集合位置上的元素返回
remove() 删除集合的元素

使用泛例：

Iterator iterator = collection.iterator();    // 回到起点，重要
while (iterator.hasNext()) {
    Object obj = iterator.next();
    System.out.println(obj);
    if ("AA".equals(obj)) {
        iterator.remove();
    }
}

Java5 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。

for (Object obj: collection) {
    System.out.println(obj);
}

List 接口

鉴于 Java 中数组用来存储数据的局限性，通常使用 List 替代数组。

常用方法：

boolean add(E e) 将 e 元素追加到此列表的末尾
void add(int index, E e) 在 index 位置插入 e 元素
boolean addAll(int index, Collection eles) 从 index 位置开始将 eles 中的所有元素添加进来
Object get(int index) 获取指定 index 位置的元素
int indexOf(Object obj) 返回 obj 在集合中首次出现的位置
int lastIndexOf(Object obj) 返回 obj 在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index) 移除指定 index 位置的元素，并返回此元素
Object set(int index, Object ele) 设置指定 index 位置的元素为 ele
List subList(int fromIndex, int toIndex) 返回从 fromIndex 到 toIndex 位置的子集合

ArrayList 类

*ArrayList 源码分析：

Java7：像饿汉式，直接创建一个初始容量为 10 的数组

// Java7 ArrayList
ArrayList list = new ArrayList(); // 默认底层创建了长度为 10 的 Object[] 数组 elementData

list.add(11); // elementData[0] = new Integer(123); 自动装箱
// ...
list.add(99); // 如果此次的添加导致底层 elementData 数组容量不够，则扩容。默认情况下，扩容为原来的容量的 1.5 倍，同时需要将原有数组中的元素复制到新数组中。因此，如果可预知数据量的多少，可在构造 ArrayList 时指定其容量。或者根据实际需求，通过调用 ensureCapacity 方法来手动增加 ArrayList 实例的容量。

Java8：像懒汉式，一开始创建一个初始容量为 0 的数组，当添加第一个元素时再创建一个初始容量为 10 的数组

// Java8 ArrayList
ArrayList list = new ArrayList(); // 默认底层创建了长度为 0 的 Object[] 数组 elementData

list.add(11); // 第一次时才创建长度为 10 的 Object[] 数组 elementData，并将 element 添加
// ...
list.add(99); // 同 Java7

注意：

Arrays.asList(…) 方法返回一个固定长度的的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，不是 Vector 实例。

LinkedList 类

新增方法：

void addFirst(Object obj) 将指定的元素插入到此列表的开头，内部调用 linkFirst(E e)
void addLast(Object obj) 将指定的元素添加到此列表的结尾，内部调用 linkLast(E e)
Object getFirst()
Object getLast()
Object removeFirst()
Object removeLast()

*LinkedList 源码分析：

LinkedList list = new LinkedList();   // 内部声明 Node 类型的 first 和 last，默认值为 null

// Node 定义
private static class Node<E> {
      E item;
      Node<E> next;
      Node<E> prev;

      Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
          this.item = element;
          this.next = next;
          this.prev = prev;
      }
}

Vector 类

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()

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。

默认底层创建了长度为 10 的 Object[] 数组 elementData。

add(E e) 默认情况下，扩容为原来的容量的 2 倍。

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。

注意：

无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据的哈希值添加。
不可重复性：保证添加的元素按照 equals() 判断时，不能返回 true。

HashSet 类

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。它是按 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。

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；
判断两个元素相等的标准是两个对象的 hashCode() 和 equals() 返回值都相等；
对于存放在 Set 容器中的对象，对应的类一定要重写 equals() 和hashCode(Object obj) 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：

向 HashSet 中添加元素 A，首先调用元素 A 所在类的 hashCode() 方法，计算元素 A 的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在 HashSet 底层数组中的存放位置，判断数组此位置上的是否有元素：
- 如果此位置上没有其他元素，则元素 A 添加成功；（情况 1）
- 如果此位置上有其他元素 B（或以链表形式存在的多个元素），则比较 A 和 B 的 hash 值：
  - 如果 hash 值不相同，则元素 A 添加成功；（情况 2）
  - 如果 hash 值相同，则调用 A 所在的 equals() 方法：
    - 如果 equals() 返回 false 则添加成功；（情况 3）
    - 如果 equals() 返回 true 则添加失败；
对于情况 2 和情况 3 而言，A 与已经存在指定位置上的元素以链表的方式存储：
- JDK7 中，元素 A 放到数组中，指向原来的元素；
- JDK8 中，原来的元素在数组中，指向元素 A；

package parzulpan.com.java;

import org.junit.Test;

import java.util.Date;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @Author : parzulpan
 * @Time : 2020-11-25
 * @Desc :
 */

public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {

    }

    @Test
    public void test1() {
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new Date());

        set.add(new Person("AA", 12));
        set.add(new Person("AA", 12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("call equals");
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Person)) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (age != person.age) return false;
        return name.equals(person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        System.out.println("return  hashCode " + result);
        return result;
    }
}

LinkedHashSet 类

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以插入顺序保存的。

这样的好处是，对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet 的效率要高于 HashSet。

TreeSet 类

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。它底层采用红黑树的存储结构，查询速度较快。

向 TreeSet 添加数据，要求是相同类的对象。

TreeSet 两种排序方法，即自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

自然排序中，比较两个对象是否相同的标准是 compareTo(Object obj) 方法返回 0，不再是 equals();
定制排序中，比较两个对象是否相同的标准是 compare(Object obj1, Object obj2) 方法返回 0。

Map 接口

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。

Map 的 key：无序的、不可重复的，使用 Set 存储所有的 key。所以 key 所在的类要重写 hashCode() 和 equals()
Map 的 value：无序的、可重复的，使用 Collection 存储所有的 value。所以 value 所在的类要重写 equals()
Map 的 entry：无序的、不可重复的，使用 Set 存储所有的 entry（key-value对构成）。

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 的遍历
@Test
public void test3() {
    Map map = new HashMap();
    map.put(123, "AA");
    map.put(345, "OO");
    map.put("AAA", 1234);
    map.put(345, "WW");

    // 遍历所有的 key
    Set set = map.keySet();
    Iterator iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }

    // 遍历所有的 value
    Collection values = map.values();
    for (Object obj: values) {
        System.out.println(obj);
    }

    // 遍历所有的 key-val
    Set set1 = map.entrySet();
    Iterator iterator1 = set1.iterator();
    while (iterator1.hasNext()) {
        Object next = iterator1.next();
        Map.Entry next1 = (Map.Entry) next;
        System.out.println(next1.getKey() + " -> " + next1.getValue());
    }

    // 遍历所有的 key-val
    Set set2 = map.keySet();
    Iterator iterator2 = set2.iterator();
    while (iterator2.hasNext()) {
        Object key = iterator2.next();
        Object value = map.get(key);
        System.out.println(key + " -> " + value);
    }
}

HashMap 类

HashMap 是 Map 接口的主要实现类。允许使用 null 键和 null 值，与HashSet 一样，不保证映射的顺序。

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 底层实现原理：

对于 Java7:
- HashMap map = new HashMap(); 在实例化后，底层创建了一个长度为 16 的一维数组 Entry[] table。执行 map.put(kay1, value1); 时，首先调用 key1 所在类的 hasCode() 计算其哈希值，然后得到其在 Entry 数组中的存放位置：
  - 如果此位置上的数据为空，则 key1-value1 添加成功；（情况1）
  - 如果此位置上的数据不为空，意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式），比较 key1 与它们的哈希值：
    - 如果 key1 和它们的哈希值都不相同，则 key1-value1 添加成功；（情况2）
    - 如果 key1 和某一个数据（key2-value2）的哈希值相同，则调用 equals()：
      - 如果 equals() 返回 false，则 key1-value1 添加成功；（情况3）
      - 如果 equals() 返回 true，则使用 value1 替换 value2；
- 对于情况 2 和情况 3，此时的 key1-value1 和原来的数据以链表的方式存储。
- 在不断的添加中，当超出临界值且原有位置不为空时，会涉及扩容问题，默认的扩容方式是扩容到原来容量的 2 倍，并将原来的数据复制过来。
对于 Java8：
- 相比较于 Java7，实例化后底层没有创建一个长度为 16 的数组，首次 put() 后才创建长度为 16 的数组。且一维数组不是 Entry[] 而是 Node[]。而且，底层结构还增加了红黑树，当数组中某一个索引位置上的元素 以链表形式存的数据个数 > 8 且 当前数组的长度 > 64 时，此时此索引位置上的所有数据改为红黑树存储。

*HashMap 源码分析：

Java7：
```
// Java7 HashMap
```
Java8：
```
// Java8 HashMap
```

源码中的重要常量：

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap 的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap 的默认加载因子，0.75
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket 中链表长度大于该默认值，转化为红黑树，8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的 Node 被树化时最小的 hash 表容量，64
threshold：扩容的临界值，结果为容量 * 填充因子，12

LinkedHashMap 类

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类，它在 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。

package parzulpan.com.java;

import org.junit.Test;

import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @Author : parzulpan
 * @Time : 2020-11-26
 * @Desc :
 */

public class MapTest {

    @Test
    public void test1() {
        Map map = new HashMap();
        map.put(123, "AA");
        map.put(345, "OO");
        map.put("AAA", 1234);
        map.put(345, "WW");

        System.out.println(map);    // {AAA=1234, 345=WW, 123=AA}
    }

    @Test
    public void test2() {
        Map map = new LinkedHashMap();
        map.put(123, "AA");
        map.put(345, "OO");
        map.put("AAA", 1234);
        map.put(345, "WW");

        System.out.println(map);    // {123=AA, 345=WW, AAA=1234}
    }
}

TreeMap 类

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；
排序写法同 TreeSet 类似。

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。

Hashtable 类

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。

Properties 类

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。

package parzulpan.com.java;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

/**
 * @Author : parzulpan
 * @Time : 2020-11-26
 * @Desc : Properties 处理配置文件
 */

public class PropertiesTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fileInputStream = null;

        try {
            Properties properties = new Properties();

            fileInputStream = new FileInputStream("jdbc.properties");
            properties.load(fileInputStream);

            String name = properties.getProperty("name");
            String password = properties.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fileInputStream != null) {
                try {
                    fileInputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

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、替换方法：

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 obj)：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，这个需要注意：

// Collections.copy() 使用
@Test
public void test2() {
    ArrayList arrayList = new ArrayList();
    arrayList.add(123);
    arrayList.add(24);
    arrayList.add(644);
    arrayList.add(2412324);
    arrayList.add(2324);
    arrayList.add(2114);

    // 错误写法
    // java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in dest
    // ArrayList arrayList1 = new ArrayList();
    // Collections.copy(arrayList1, arrayList);

    // 正确写法
    List<Object> arrayList1 = Arrays.asList(new Object[arrayList.size()]);
    Collections.copy(arrayList1, arrayList);

    System.out.println(arrayList1);

}

boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值

同步控制方法：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
- synchronizedCollection(Collection<T> c)：
- synchronizedList(List<T> list)：
- synchronizedMap(Map<K, V> m)：
- synchronizedSet(Set<T> s)：

练习和总结

判断输出结果为何？

package parzulpan.com.exer;

/**
 * @Author : parzulpan
 * @Time : 2020-11-25
 * @Desc :
 */

public class ForTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[5];

        // foreach
        for (String myStr : str) {
            myStr = "AA";
            System.out.println(myStr);  // AA
        }

        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]); // null
        }
    }
}

foreach 本质是取 collection 中的元素赋值给 obj，内部仍然是使用的迭代器。又因为 String 的不可变性。

for (Object obj: collection) {
    System.out.println(obj);
}

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、ArrayList的最大区别？

ArrayList：作为 List 接口的主要实现类；底层使用 Object[] elementData 存储，适用于频繁随机访问操作；add(E e) 默认情况下，扩容为原来的容量的 1.5 倍；线程不安全的，效率高；
LingkedList：底层使用双向链表存储，适用于频繁插入、删除操作；线程不安全的，效率高；
Vector：作为 List 接口的古老实现类；底层使用 Object[] elementData 存储，适用于频繁随机访问操作；add(E e) 默认情况下，扩容为原来的容量的 2 倍；线程安全的，效率低；

以 Eclipse/IDEA 为例，在自定义类中可以调用工具自动重写 equals 和 hashCode 。问题：为什么用 Eclipse/IDEA 复写 hashCode 方法，有 31 这个数字?

因为：

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)

总的来说，是为了减少冲突和提高算法效率。

以下的输出结果？

package parzulpan.com.exer;

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

/**
 * @Author : parzulpan
 * @Time : 2020-11-26
 * @Desc :
 */

public class HashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet set = new HashSet();
        PersonA p1 = new PersonA(1001,"AA");
        PersonA p2 = new PersonA(1002,"BB");
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        p1.name = "CC";
        set.remove(p1);
        System.out.println(set);  // [PersonA{id=1002, name='BB'}, PersonA{id=1001, name='CC'}]
        set.add(new PersonA(1001,"CC"));
        System.out.println(set);  // [PersonA{id=1002, name='BB'}, PersonA{id=1001, name='CC'}, PersonA{id=1001, name='CC'}]
        set.add(new PersonA(1001,"AA"));
        System.out.println(set);  // [PersonA{id=1002, name='BB'}, PersonA{id=1001, name='CC'}, PersonA{id=1001, name='CC'}, PersonA{id=1001, name='AA'}]
    }
}

class PersonA {
    public int id;
    public String name;

    public PersonA() {
    }

    public PersonA(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof PersonA)) return false;

        PersonA personA = (PersonA) o;

        if (id != personA.id) return false;
        return Objects.equals(name, personA.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = id;
        result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "PersonA{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

画图分析，考察 HashSet 添加元素流程。

HashMap 的底层实现原理？

对于 Java7:
- HashMap map = new HashMap(); 在实例化后，底层创建了一个长度为 16 的一维数组 Entry[] table。执行 map.put(kay1, value1); 时，首先调用 key1 所在类的 hasCode() 计算其哈希值，然后得到其在 Entry 数组中的存放位置：
  - 如果此位置上的数据为空，则 key1-value1 添加成功；（情况1）
  - 如果此位置上的数据不为空，意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式），比较 key1 与它们的哈希值：
    - 如果 key1 和它们的哈希值都不相同，则 key1-value1 添加成功；（情况2）
    - 如果 key1 和某一个数据（key2-value2）的哈希值相同，则调用 equals()：
      - 如果 equals() 返回 false，则 key1-value1 添加成功；（情况3）
      - 如果 equals() 返回 true，则使用 value1 替换 value2；
- 对于情况 2 和情况 3，此时的 key1-value1 和原来的数据以链表的方式存储。
- 在不断的添加中，当超出临界值且原有位置不为空时，会涉及扩容问题，默认的扩容方式是扩容到原来容量的 2 倍，并将原来的数据复制过来。
对于 Java8：
- 相比较于 Java7，实例化后底层没有创建一个长度为 16 的数组，首次 put() 后才创建长度为 16 的数组。且一维数组不是 Entry[] 而是 Node[]。而且，底层结构还增加了红黑树，当数组中某一个索引位置上的元素 以链表形式存的数据个数 > 8 且 当前数组的长度 > 64 时，此时此索引位置上的所有数据改为红黑树存储。

HashMap 和 Hashtable 的异同？

HashMap：作为 Map 接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储 null 的 key 和 value；底层使用数组+链表+红黑树（JDK8，JDK7无红黑树）存储；
Hashtable：作为 Map 接口的古老实现类；线程安全的，效率低；不可以存储 null 的 key 和 value；

CurrentHashMap 和 Hashtable 的异同？

谈谈你对 HashMap 中 put/get 方法的认识？如果了解再谈谈
HashMap 的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子（
或填充比）？什么是吞吐临界值（或阈值、threshold）？

负载因子值的大小，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。
负载因子密度越小，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。

posted @ 2020-12-14 09:56 Parzulpan 阅读(105) 评论(0) 编辑收藏举报

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