?Java容器[1]
?一、概览[2]
?Collection[3]?Map[4]
?二、容器中的设计模式[5]
?迭代器模式[6]?适配器模式[7]
?三、源码分析[8]
?ArrayList[9]?Vector[10]?CopyOnWriteArrayList[11]?LinkedList[12]?HashMap[13]?ConcurrentHashMap[14]?LinkedHashMap[15]?WeakHashMap[16]
?参考资料[17]
一、概览容器主要包括Collection和Map两种,Collection存储着对象的集合,而Map存储着键值对(两个对象)的映射表。
Collection1.Set?
TreeSet:基于红黑树实现,支持有序性操作,例如根据一个范围查找元素的操作。但是查找效率不如HashSet,HashSet查找的时间复杂度为O(1),TreeSet则为O(logN)。
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HashSet:基于哈希表实现,支持快速查找,但不支持有序性操作。并且失去了元素的插入顺序信息,也就是说使用Iterator遍历HashSet得到的结果是不确定的。
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LinkedHashSet:具有HashSet的查找效率,并且内部使用双向链表维护元素的插入顺序。
2.List?
ArrayList:基于动态数组实现,支持随机访问。
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Vector:和ArrayList类似,但它是线程安全的。
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LinkedList:基于双向链表实现,只能顺序访问,但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此,LinkedList还可以用作栈、队列和双向队列。
3.Queue?
LinkedList:可以用它来实现双向队列。
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PriorityQueue:基于堆结构实现,可以用它来实现优先队列。
Map?
TreeMap:基于红黑树实现。
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HashMap:基于哈希表实现。
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HashTable:和HashMap类似,但它是线程安全的,这意味着同一时刻多个线程同时写入HashTable不会导致数据不一致。它是遗留类,不应该去使用它,而是使用ConcurrentHashMap来支持线程安全,ConcurrentHashMap的效率会更高,因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。
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LinkedHashMap:使用双向链表来维护元素的顺序,顺序为插入顺序或者最近最少使用(LRU)顺序。
二、容器中的设计模式迭代器模式Collection继承了Iterable接口,其中的iterator()方法能够产生一个Iterator对象,通过这个对象就可以迭代遍历Collection中的元素。
从JDK1.5之后可以使用foreach方法来遍历实现了Iterable接口的聚合对象。
ListStringlist=newArrayList();list.add("a");list.add("b");for(Stringitem:list){System.out.println(item);}适配器模式
java.util.Arrays#asList()可以把数组类型转换为List类型。
SafeVarargspublicstaticTListTasList(T...a)应该注意的是asList()的参数为泛型的变长参数,不能使用基本类型数组作为参数,只能使用相应的包装类型数组。
Integer[]arr={1,2,3};Listlist=Arrays.asList(arr);
也可以使用以下方式调用asList():
Listlist=Arrays.asList(1,2,3);三、源码分析
如果没有特别说明,以下源码分析基于JDK1.8。
在IDEA中doubleshift调出SearchEveryWhere,查找源码文件,找到之后就可以阅读源码。
ArrayList1.概览因为ArrayList是基于数组实现的,所以支持快速随机访问。RandomAccess接口标识着该类支持快速随机访问。
publicclassArrayListEextendsAbstractListEimplementsListE,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable
数组的默认大小为10。
privatestaticfinalintDEFAULT_CAPACITY=10;2.扩容
添加元素时使用ensureCapacityInternal()方法来保证容量足够,如果不够时,需要使用grow()方法进行扩容,新容量的大小为oldCapacity+(oldCapacity1),即oldCapacity+oldCapacity/2。其中oldCapacity1需要取整,所以新容量大约是旧容量的1.5倍左右。(oldCapacity为偶数就是1.5倍,为奇数就是1.5倍-0.5)
扩容操作需要调用Arrays.copyOf()把原数组整个复制到新数组中,这个操作代价很高,因此 在创建ArrayList对象时就指定大概的容量大小,减少扩容操作的次数。
publicbooleanadd(Ee){ensureCapacityInternal(size+1);//IncrementsmodCount!!elementData[size++]=e;returntrue;}privatevoidensureCapacityInternal(intminCapacity){if(elementData==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA){minCapacity=Math.max(DEFAULT_CAPACITY,minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);}privatevoidensureExplicitCapacity(intminCapacity){modCount++;//overflow-consciouscodeif(minCapacity-elementData.length0)grow(minCapacity);}privatevoidgrow(intminCapacity){//overflow-consciouscodeintoldCapacity=elementData.length;intnewCapacity=oldCapacity+(oldCapacity1);if(newCapacity-minCapacity0)newCapacity=minCapacity;if(newCapacity-MAX_ARRAY_SIZE0)newCapacity=hugeCapacity(minCapacity);//minCapacityisusuallyclosetosize,sothisisawin:elementData=Arrays.copyOf(elementData,newCapacity);}3.删除元素
需要调用System.arraycopy()将index+1后面的元素都复制到index位置上,该操作的时间复杂度为O(N),可以看到ArrayList删除元素的代价是非常高的。
publicEremove(intindex){rangeCheck(index);modCount++;EoldValue=elementData(index);intnumMoved=size-index-1;if(numMoved0)System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);elementData[--size]=null;//cleartoletGCdoitsworkreturnoldValue;}4.序列化
ArrayList基于数组实现,并且具有动态扩容特性,因此保存元素的数组不一定都会被使用,那么就没必要全部进行序列化。
保存元素的数组elementData使用transient修饰,该关键字声明数组默认不会被序列化。
transientObject[]elementData;//non-privatetosimplifynestedclassaccess
ArrayList实现了writeObject()和readObject()来控制只序列化数组中有元素填充那部分内容。
privatevoidreadObject(java.io.ObjectInputStreams)throwsjava.io.IOException,ClassNotFoundException{elementData=EMPTY_ELEMENTDATA;//Readinsize,andanyhiddenstuffs.defaultReadObject();//Readincapacitys.readInt();//ignoredif(size0){//belikeclone(),allocatearraybaseduponsizenotcapacityensureCapacityInternal(size);Object[]a=elementData;//Readinallelementsintheproperorder.for(inti=0;isize;i++){a[i]=s.readObject();}}}
privatevoidwriteObject(java.io.ObjectOutputStreams)throwsjava.io.IOException{//Writeoutelementcount,andanyhiddenstuffintexpectedModCount=modCount;s.defaultWriteObject();//Writeoutsizeascapacityforbehavioural