JDK集合
JDK集合
目錄
集合
1. List
2. Map
3. Set
4. Queue
5. 常見面試問題
4.1 ArrayList和LinkedList兩者的區(qū)別和使用場景
4.2 HashMap的實現(xiàn)原理
4.3 JDK7和JDK8對HashMap實現(xiàn)的不同
4.4 HashMap是否為線程安全？
4.5?ConcurrentHashMap的實現(xiàn)原理
集合
JDK的集合主要有List、Map及Set
1. List
我們先通過是否線程安全分為兩大類。
線程不安全的List：
常用的有ArrayList和LinkedList
ArrayList：
底層為數(shù)組，初始化為空數(shù)組，當開始add時，初始化為長度10的數(shù)組。
擴容機制：通過arrayCopy將數(shù)組擴容，擴容長度為原長度的1.5倍
優(yōu)勢：通過下標訪問，效率相對高。但add或remove時，因為需要對下標后所有元素都需移動，效率較低。
風險：當申請的數(shù)組大小超出剩余內存大小時，拋出OOM:異常
LinkedList：
底層為雙向鏈表
擴容機制：因為是通過鏈表組織，無需擴容
優(yōu)勢：需通過頭節(jié)點或尾節(jié)點訪問指定節(jié)點，效率較低。但add或remove時，因為只需要對前后節(jié)點的指向做變更，效率較高。
風險：當鏈表長度過長，超出剩余內存大小時，拋出OOM:異常
線程安全的List：
常用的有Vector、Collections.synchronizedList和CopyOnWriteArrayList
Vector：
底層與ArrayList類似，但是方法加了synchronized保證線程安全
擴容機制、優(yōu)勢、風險：與ArrayList類似
Collections.synchronizedList：
通過synchronized對傳入的list保證線程安全，鎖對象可通過參數(shù)傳入，或默認this
擴容機制、優(yōu)勢、風險：與傳入list一致
CopyOnWriteArrayList：
底層為數(shù)組，初始化為空數(shù)組，每次add或remove在會創(chuàng)建一個新數(shù)組，在新數(shù)組執(zhí)行完操作后，再設置為當前數(shù)組，通過ReentrantLock實現(xiàn)線程安全。
擴容機制：因為每次add都會創(chuàng)建一個新數(shù)組，故無擴容機制
優(yōu)勢：前兩種在get時都加了鎖，導致get效率差。而CopyOnWriteArrayList的get無需加鎖，效率較高。
風險：每次add都需創(chuàng)建一個新數(shù)組，針對寫多讀少的場景效率差。
2. Map
我們同樣先通過是否線程安全分為兩大類。
線程不安全的Map：
常用的有HashMap、LinkedHashMap和TreeMap
HashMap：
底層為數(shù)組+單鏈表，初始化為長度為16的數(shù)組，通過對key的hashCode進行hash，分配至不同的下標元素中，如下標元素已有節(jié)點，則作為鏈表節(jié)點插入。
jdk7使用頭插法，但該方法在多線程時會導致環(huán)形鏈表，jdk8改用尾插法。
因為鏈表長度過長時，查詢效率差，jdk8在鏈表長度超過8時，轉化為紅黑樹結構。
擴容機制：將數(shù)組長度擴充為原來的兩倍。jdk7通過對每個節(jié)點重hash進行分配，jdk8優(yōu)化為通過多出的高位，判斷節(jié)點是位于原位置還是原位置+擴充長度的位置。
風險：當申請的數(shù)組大小超出剩余內存大小時，拋出OOM:異常
LinkedHashMap：
在hashmap的基礎上，對每個節(jié)點增加了前后指針，用雙向鏈表將每個節(jié)點組織起來，可通過插入順序或訪問順序來進行遍歷。
擴容機制：與HashMap類似
優(yōu)勢：可通過節(jié)點的前后指針順序遍歷，可作為LRU緩存。
風險：與HashMap類似
TreeMap：
底層為紅黑樹，通過傳入的Comparator實現(xiàn)排序
擴容機制：無需擴容
優(yōu)勢：實現(xiàn)自定義排序算法的map
風險：與HashMap類似
線程安全的Map：
常用的有Hashtable、Collections.synchronizedMap和ConcurrentHashMap
Hashtable：
底層與HashMap類似，但是方法加了synchronized保證線程安全
擴容機制、優(yōu)勢、風險：與HashMap類似
Collections.synchronizedMap：
通過synchronized對傳入的map保證線程安全，鎖對象可通過參數(shù)傳入，或默認this
擴容機制、優(yōu)勢、風險：與傳入map一致
ConcurrentHashMap：
jdk7底層為分段鎖，分段鎖繼承ReentrantLock，通過lock實現(xiàn)線程安全，初始化為16個分段鎖，每個分段鎖持有一個長度為2的數(shù)組。
該結構存在每個分段鎖都需對數(shù)組長度擴容的耗費，jdk8底層為數(shù)組+單鏈表+紅黑樹，與HashMap相似，利用CAS+volatile+synchronized保證線程安全
擴容機制：jdk7每個分段鎖的數(shù)組會自行擴容，擴容規(guī)則與HashMap相似。
優(yōu)勢：前兩種在get時都加了鎖，導致get效率差。而ConcurrentHashMap的get無需加鎖，效率較高。
風險：
3. Set
Set的底層通過持有Map實現(xiàn)，key存?zhèn)魅氲募现?#xff0c;value則存Object，我們同樣先通過是否線程安全分為兩大類。
線程不安全的Set：
常用的有HashSet、LinkedHashSet和TreeSet
底層對應的HashMap、LinkedHashMap和TreeMap，擴容機制、優(yōu)勢與風險一致。
線程安全的Set：
常用的有Collections.synchronizedSet和CopyOnWriteArraySet
Collections.synchronizedSet：
通過synchronized對傳入的set保證線程安全，鎖對象可通過參數(shù)傳入，或默認this
擴容機制、優(yōu)勢、風險：與傳入set一致
CopyOnWriteArraySet：
底層為CopyOnWriteArrayList，利用addIfAbsent實現(xiàn)去重，擴容機制、優(yōu)勢與風險和CopyOnWriteArrayList一致。
4. Queue
//TODO
5. 常見面試問題
4.1 ArrayList和LinkedList兩者的區(qū)別和使用場景
4.2 HashMap的實現(xiàn)原理
4.3 JDK7和JDK8對HashMap實現(xiàn)的不同
JDK8中，對HashMap的實現(xiàn)進行優(yōu)化，如鏈表長度超過指定長度（默認15），則會轉化為紅黑樹進行存儲。
4.4 HashMap是否為線程安全？
ConcurrentHashMap在JDK7中
4.5?ConcurrentHashMap的實現(xiàn)原理
總結
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