• java集合容器的特点


    一.ArrayList的优缺点:内存用数组来存储元素, 且内部存储的元素可重复,可以存储null元素。且元素的存入取出顺序相同。

    优点:查询快,知道索引可以快速查找到元素。在所有容器中ArrayList是查询最快的。

    缺点:增删慢。因为数组满了以后需要扩容,就是先创建一个原来数组的1.5倍的数组,然后把之前的元素拷贝到一个新的数组中来。这样添加元素的效率就慢慢变低了。数据越多,删除也变得慢。

    容量和大小:有三种构造方法

    1.无参构造方法:数组的初始容量是10

    2.指定数组的初始容量

    3.构造方法(传入一个集合):可以将另一个集合中的元素的元素插入到ArrayList中,数组的初始容量就是该集合的大小。

    (2)ArrayList里的常用方法:

    1.查询操作:get(int index) indexof(Object o) Iteraor() size() isEmpty()

    2.修改操作:add(E element) set(int index,E element) remove(int index)

    3.批量操作:clear() stream()

    二.Linkedlist 链式链表

    特点:1.有序性,元素存入的顺序和取出的顺序一致

    2.可重复,可以存入重复的值

    3.可以为null,可以存储为null的值

    优点:增删快,增加时只需记录前后节点是谁,删除时改变前后的节点记录

    缺点:查询慢,必须从头节开始查找

    Linkedlist常用方法分类

    1.查询操作:getFirst() getLast() size() isEmpty()

    2.修改操作:add(E e) addFirst(E e)

    3.批量操作:listIterator() clear() stream()

    但缺少删除数据的方法,Linkedlist删除数据一般是找到匹配项后使用迭代器的rmove方法删除

                         ArrayList                                                    Linkedlist

    数据结构             数组                                                                       链表

    查询速度             快                                                                            慢

    增删速度             慢                                                                            快

    内存空间             小,连续                                                                 大,不连续

    应用场景             查询较多                                                                 增删较多

    三,HashMap

    HashMap是以Key-value来存储数据保存在数组中,默认的初始容量为16。

    1.元素是无序的,但是根据Key计算出的。

    2.key可以为null并且哈希值为零。

    3.key不可以相同,重复的key,对应的新的值将会覆盖旧值。

    哈希冲突:是不同的key产生了相同的哈希值,发送冲突的原因是哈希值的取值范围,更大的哈希值意味着相同的概率越小,但也需要更大的存储空间。

    “树化”是当链表的长度大于8且数组的容量大于等于64时,将链表转换为红黑树,当红黑树中的节点小于6个时,红黑树将转换为链表,这个过程叫做“链化”,在插入元素时,直接在尾部插入,但红黑树还要计算节点的位置,因此相互转化是很好的互补。

    扩容:当前元素个数超越临界值时,HashMap就需要扩容,扩容后的容量是之前的两倍

                                           临界值=容量*负载因子

    频繁扩容很容易影响HashMap的性能,所以设置合适的初始容量和负载因子很重要。

    HashMap常用的方法:

    1.查询操作:size()      isEmpty()     *get(O  e )       Containskey(O e)

    2.修改操作:*put(K,V)              remove(O e)

    3.批量操作:keyset()                clear()

    四,LinkedHashMap  (链式哈希映射)

    它扩展自哈希映射,有序的

    特点:元素的排序顺序

    1.元素的添加顺序:元素添加的顺序和元素取出的顺序一致

    2.元素的访问顺序:被访问过的元素将会被排到链表的尾部

    LinkedHashMap常用的方法分类

    1.查询操作:*size()      *isEmpty()          *get(O e)       *ContainsKey(O e)

    2.修改操作:   *put(K,v)      *remove(O e)

    3.批量删除:*keyset()      *clear()

    五,TreeMap  (二叉树映射)

     以二叉树的形式来存储元素,二叉树是红黑树的类型,红黑树拥有自平衡的特点,根据key的值进行排序

    特点:

    1.对key的排序       2.无序      3.key不可以为null      4.key唯一

    优点:对key排序                缺点:无序

    TreeMap的常用方法:

    1.查询操作:*size()  *isEmpty()   *get(Object)   *containskey(Object)

    2.修改操作:*put(K,V)           *remove(Object)

    3.批量删除:*keyset()  *clear()   *descendingMap()

    六,Hashset

    内部使用HashMap来储存元素,所以是无序的,创建Hashset就是创建了一个HashMap。在存储元素的时候将key当做value使用,value再用一个统一的值进行填充即可。这个值便在HashMap内部PRESENT是Object类型。

    元素取出的顺序,数组从下标0开始

    特点:1.无序。    2.值唯一。 3.值可以为null。

    优点:增删改查快。               缺点:无序。

    HashSet常用方法:

    1.查询操作:*size()  *isEmpty()     *contains()

    2.修改操作:*add()   *remove(Object o)    

    3.批量删除:*iterater()    *clear().     

    HashMap                                   HashSet

    key是键,value是值。             用原来Key的位置来存储元素,value用统一的值进行填充

    七.LinkedHashSet(链式哈希集合)

    它扩展至HashSet,但它的内部使用的是LinkedHashMap,由于LinkedHashMap是有序的,所以

    LinkedHashMap也是有序的。使用key值来存储元素,使用值的位置为唯一的值。

    LinkedHashSet常用方法分类

    1.查询操作:*size()    *isEmpty()

    2.修改操作:*add()      *remove()

    3. 批量删除:*iterater()      *clear()

                                  LinkedHashMap                     LinkedHashSet

    存储方式           key是键,value是值                 把key当做存储value的空间,value用统一的值填充

    排序顺序         添加顺序,访问顺序                   添加顺序

    八.TreeSet

     内部使用的是TreeMap,对元素进行自然排序,自然排序是通过元素的comparaTo方法完成的,自定义排序则需要实现comparaTo接口。

    特点:1.对值排序    2.无序    3.值不可以为null   4.值唯一

    优点:对值排序           特点:无序

    TreeSet的常用方法:

    1.查询操作:  *size()      *isEmpty()     *contans(Object O)

    2.修改操作:*add()     *remove(Object O)

    3.删除操作:*iterator()      *clear()

                          HashSet                                              LinkedHashSet                                        TreeSet

    特点:         添加查询快                            添加,删除,修改,有序                                    排序

    适用问题:   添加查询性能最佳。            当需要存入取出的顺序一致时。             对元素进行排序

    快速失败机制(fail-fast)

            它能够防止多个线程并发修改同一个容器的内容,如果发生了并发修改的情况那么就会触发"快速失败"的机制,也就是抛出并发修改异常。

    1.一种容器的保护机制

    2.防止多线程同时修改一个容器

    3.容器若被修改将抛出异常

           在容器中定义一个modcount属性:用来记录容器修改的次数,初始值为零,只要容器有被操作就会++,在每次获取迭代器的时候,迭代器的时候,迭代器会获取modcount的值,如果两值不相等,就说明有其他的线程修改了容器,并抛出修改异常。

    解决方法:使用线程安全的容器类便可以起到线程安全。

    CopyOnNriteArrayList类   ConCurrentHashMap类   CopyOnWriterArrayset类

    CopyCurrentHashMap类的特点及优点缺点

    1.同步:给数组中的每一个头节点加锁,这样一来并发度从原来的1增长到16,理论上数组有多长,并发度就有多少,并发度上去了,效率也就上去了。

    2.统计元素的个数:在并发度大的情况下不能在使用一个属性来统计元数对个数,原因是多个线程同时来读取属性的值,然后再对其++,再同时赋给属性,这样一来就产生了线程安全问题,明明有很多线程对其++,结果却是加一。

          为了解决这个线程安全问题,我们给它加锁,这却使得刚刚提升起来的效率又降下来了,获取锁,释放锁耗时资源,于是设计者使用比锁轻量的CAS,使用CAS更新属性时,同一时刻也只有一个线程能更新成功,其余线程更新失败,更新失败的线程再无限循环更新,只到更新成功。

    但是却没高到那里去,于是设计者又提出,不妨新增一个数组,让失败的线程先把值累加到数组中去,在此之前各线程需要知道自己里面加的位置,位置的计算方式和HashMap是一样的,取一个随机数,当做是哈希值&(数组长度减一),这个操作等同于数组操作取余,得到的余数就是要累加的位置(下标)累加失败的线程再循环累加,直到累加成功,最终元素个数由单个属性和数组中累加获得。

    3.多线程协同扩容:从后往前,每个线程负责一段数据的迁移工作,一段有多长?

    关注一下源码。

    4.Key和value是不能为空的。

    5.区别:                     HashMap                              ConCrrentHashMap 

    线程是否安全             不安全                                             安全

    扩容                           单线程扩容                                 多线程扩容

    统计个数                      size                                baseCont+ConterCell[  ]

    key和value能否为空      能                                               不能

    6.常用方法:

    (1)查询操作: size()        isEmpty()         get(O e)      Containskey(O e)

    (2)修改操作:put(K,V)     remove(O e) 

    (3)批量操作:keyset()      clear()

    特点:1.无序  2.key唯一  3.key与value不可为null  4.线程安全

    优点:增删改查快

    缺点:无序

    为什么ConcurrentHashMap只给头结点加锁就可以保证线程安全呢?

    答:Concurrent只针对位置加锁,它不针对具体元素加锁,头结点之所以成为被锁的对象,是因为头结点正好在数组的位置上,它下面的节点都是链在它身后的,另外,头结点是不固定的,所以只针对位置加锁,而增删改查都是通过头结点来进行的。

          所以只要入口每次只进一个线程,就可以保证数据的安全,因此ConcurrentHashMap只给头节点加速就可以了。

    总结

    Q:为什么只需要给头节点加锁?

    A:加锁只针对位置,不针对具体元素。位置上正好放的是头结点,且增删改查都是以头结点作为入口。所以,只需要给头节点加锁即可。

              

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