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突击系之【JAVA基础】:集合

1kesou 2022-03-11 阅读 69

java集合URL

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图中 …框是接口;----框是抽象类;——框是类;
常用的类:ArrayList,LinkedList,HashMap,HashSet

集合的底层实现

List

List集合原 理特点
ArraryList数组初始空间10,每次到到达上限扩充1.5倍空间,有序的连续空间数组所以查询快捷,删除添加低效
LinkedList双向链表不连续的存储空间,查询低效,删除添加高效

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xT7wywOz-1646370627619)(en-resource://database/3812:0)]

ArraryList数组的添加是线程不安全的:

报错常见异常:
java.util.ConcurrentModificationException

解决线程不安全的办法:

1、 new Vector<>()

     Vector实现了List接口,重写add方法,源码如下:
public synchronized boolean add(E e) {   
    modCount++;    
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1);                             elementData[elementCount++] = e;    
    return true;
}

2、Collections

     Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())
final Collection<E> c;  // Backing Collection

public boolean add(E e) {    
    synchronized (mutex) {
        return c.add(e);
    }
}

Collections类下的add方法,c.add 也就是Collection接口下的add

3、new CopyOnWriteArrayList<>()

    写时复制方法, 实现了List接口,重写了add方法,源码如下:
public boolean add(E e) {    
    final ReentrantLock lock = this.lock;    
    lock.lock();    
    try {        
        Object[] elements = getArray();        
        int len = elements.length;        
        Object[] newElements = 
        Arrays.copyOf(elements, len + 1);        
        newElements[len] = e;        
        setArray(newElements);        
        return true;    
    } 
    finally {        
        lock.unlock();    
    }
}

写时复制,字面含义,在添加信息的时候,不是直接在上面进行修改,而知复制出一份来,进行修改。有点读写分离的意思。
使用可重入锁,保证数据的并发安全,获取原数组和数组长度,copyOf到一个新的内存+1的区域,把待插入元素插入数组后返回,释放锁。

Set

set集合原理特点
HashSet底层是hashMap有序不可重复,在add的时候,是根据map的key进行插入的,value是一个Object类型的常量PRESENT.key是不可重复的可为null
TreeSet自平衡二叉树根据大小排序有序,不可重复
LinkHashSet链表根据添加顺序,不可重复

HashSet

public static void main(String[] args) {    
    Set<Integer> integers = new HashSet<>();    
    integers.add(2);    
    integers.add(1);    
    integers.add(3);    
    integers.add(4);    
    integers.add(3);    
    integers.add(null);    
    System.out.println("integers = " + integers);
}

TreeSet

public static void main(String[] args) {    
    TreeSet treeSet = new TreeSet();    
    treeSet.add(2);    
    treeSet.add(1);
    treeSet.add(3); 
    treeSet.add(4);    
    treeSet.add(3);    
    System.out.println("treeSet = " + treeSet);
}

LinkHashSet

public static void main(String[] args) {    
        LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();    
        linkedHashSet.add(2);    
        linkedHashSet.add(1);
        linkedHashSet.add(3); 
        linkedHashSet.add(4);    
        linkedHashSet.add(3);    
        System.out.println("linkedHashSet = " + linkedHashSet);
}

HashSet线程不安全

解决办法同上ArrayList

  1. Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
  2. new CopyOnWriteArraySet<>();
    注意CopyOnWriteArraySet的底层其实还是CopyOnWriteArrayList
public CopyOnWriteArraySet() {   
    al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}

Map

map集合原理特点
HashMap数组(哈希表)+链表(链表长度>8转化为红黑树)key,value可null,初始容量大小16,加载因子0.75

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HashMap线程不安全

解决办法类似HashSet

  1. Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
  2. new ConcurrentHashMap<>();
    ConcurrentHashMap是在添加的时候,可以通过putVal()添加,源码如下:
 public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }
 final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node<K,V> p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

在重写的putVal()方法中,通过synchronized保证线程的安全
想要看懂这里源码的意思,先要理解HashMap的底层实现原理,也就是数组+链表

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