jdk 集合大家族之Collection

jdk 集合大家族之Collection

前言:

??此处的集合指的是java集合框架中的实现了Collection接口相关的类。所以主要为List Set 和 Queue 其他章节会专门介绍Map相关。

1. List

1.1 ArrayList

  • 从数组中间删除某个元素需要很大代价,因为被删除之后的元素都要向数组的前端移动
  • 适合查找和修改
  • ArrayList底层通过数组实现
    • 顺序存储
    • 读取 存入操作方便
    • 插入、删除操作不方便

1.1.1 ArrayList分析 (jdk 8)

从ArrayList 的初始化开始说起
  • 无参构造函数

    • 创建默认容量为10的数组
    /**
       * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
       */
      public ArrayList() {
          this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
      }
  • 有参构造函数
    • 根据容量的
    /**
       * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
       *
       * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
       * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
       *         is negative
       */
      public ArrayList(int initialCapacity) {
          if (initialCapacity > 0) {
          // 直接指定 没有扩容操作
              this.elementData = new Object[initialCapacity];
          } else if (initialCapacity == 0) {
              this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
          } else {
              throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                 initialCapacity);
          }
      }
    • 使用集合作为参数
    /**
       * Constructs a list containing the elements of the specified
       * collection, in the order they are returned by the collection's
       * iterator.
       *
       * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
       * @throws NullPointerException if the specified collection is null
       */
      public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
          elementData = c.toArray();
          if ((size = elementData.length) != 0) {
              // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
              if (elementData.getClass() != Object[].class)
                  elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
          } else {
              // replace with empty array.
              this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
          }
      }
    类的成员变量
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    /**
     * Default initial capacity.
     */
     // 默认容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    /**
     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
     *
     * @serial
     */
    private int size;

    // 数组最大的长度 其中通过最终的hugeCapacity()可以突破这个限制达到Integer.MAX_VALUE
    // 数组需要-8: 有些虚拟机在数组中保留了一些头信息。避免内存溢出
     /**
     * The maximum size of array to allocate.
     * Some VMs reserve some header words in an array.
     * Attempts to allocate larger arrays may result in
     * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

需要注意的是ArrayList存储的最大量其实跟你设置的内存也是有关系的。

ArrayList 的删除操作
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

    /*
     * Private remove method that skips bounds checking and does not
     * return the value removed.
     */
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            // 将index后面的舒服复制到index处
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
                             //置空
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }
ArrayList 的扩容
  • 通过grow函数 创建一个新的数组,赋予新的长度然后覆盖掉原来的数组
   // 添加函数
   public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
     private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//空数组扩容默认值和需要的长度 取最大值
        }
        return minCapacity;
    }
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        // modCount: 继承自AbstractList 用于防止一个迭代器(Iterator)对集合进行修改而另一个迭代器对其进行遍历时,产生混乱的现象(并发场景下)。与modCount 搭配的是 expectedModCount
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        // 需要的长度比数组长度大,此时确实需要扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
     private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 目标扩容为原数组长度的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 需要的长度比计算值大的话 取最大值
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 如果计算后的值比ArrayList 的MAX_ARRAY_SIZE属性还要大的话,进行终极扩容
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        // 拷贝到新数组中
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        // 溢出
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
            // 最大值为Integer.MAX_VALUE 此时多余的会被舍弃掉
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

1.2 LinkedList

  • 随机访问第n个元素需要从头开始,如果大于size()/2 则从尾端开始搜索
  • 相比数组实现的ArrayList
    • 提供了无界队列功能下面有说到
    • 插入删除时较arrayList 好
    • 适合插入和删除
  • ListIterator 接口提供两个方法可以反向遍历链表
    • previous
    • hasPrevious

1.3 Vector

  • 线程安全 因为需要同步所以会耗费大量时间
  • 通过synchronized实现加锁

2. Set

2.1 HashSet

散列集

  • 通过散列表为每个对象计算一个散列码,也称之为hash code 它是一个整数(可以是负数)
  • 通过链表数组实现
    • 数组的部分被称之为桶(bucket)
    • 桶默认16个
    • 当装填因子0.75,表中超过75%的位置已经被填入则会用双倍的桶数自动进行再散列(扩容并重新计算hash code)
    • jdk8 中桶满时会从链表变为平衡二叉树
  • 相比较于List
    • 不可重复
    • 无序
    • 可快快速查看某个元素,而不必遍历List来查找
  • 底层实现通过HashMap
    • 将值放到key中 value为空的object

2.2 TreeSet

  • 树集比散列集有所改进,是一个有序的集合

    • 因此迭代器是以排好的顺序来访问每个元素的
    • 排序的规则是实现 Coompareable接口或使用Comparator
  • 排序是通过树结构来完成的(红黑树)
  • 相比较散列集而言,插入时会有一个排序的过程,所以会慢一些(慢多少是根据数据而言,或许相差很小)

3. Queue

  • Deque: 双端队列 ,有两个端头的队列。不支持在队列中间添加元素
  • java 中的链表都是都是双向链接的
  • 队列的实现方式有两种: 数组或链表

    3.1 ArrayDeque

  • 通过数组实现
  • 有边界 但是效率高

3.2 LinkedList

  • 通过链表实现
  • 无边界 没有数组实现效率高

3.3 PriorityQueue

优先级队列

  • 优先级队列的典型案例是任务调度

    • 每当启动一个新的任务时,都将优先级最高的任务从队列中删除)
    • 1 设为“最高” 优先
  • 通过堆来实现的 ,自我调整的二叉树 可以在删除和添加操作时,让最小的元素移动到根。

比较

  • 如果需要收集的对象没有上限就使用链表,如果是一个有界的(容量有限),就使用数组实现。
参考资料
  • java核心技术卷一

原文地址:https://www.cnblogs.com/wei57960/p/12194508.html

时间: 2024-11-05 13:03:55

jdk 集合大家族之Collection的相关文章

jdk 集合大家族之Map

jdk 集合大家族之Map 前言: 之前章节复习了Collection接口相关,此次我们来一起回顾一下Map相关 .本文基于jdk1.8. 1. HashMap 1.1 概述 HashMap相对于List的数据结构而言,它是键值对的集合.主要通过提供key值来取相对应的value的值.而不是通过遍历来查找所需要的值. key值允许一个为null value不限制 key通常使用String Integer这种不可变类作为key 通过数组加链表加红黑树来实现,如下图所示 1.2 源码分析 成员变量

java 集合大家族

在编写java程序中,我们最常用的除了八种基本数据类型,String对象外还有一个集合类,在我们的的程序中到处充斥着集合类的身影!java中集合大家族的成员实在是太丰富了,有常用的ArrayList.HashMap.HashSet,也有不常用的Stack.Queue,有线程安全的Vector.HashTable,也有线程不安全的LinkedList.TreeMap等等! 上面的图展示了整个集合大家族的成员以及他们之间的关系.下面就上面的各个接口.基类做一些简单的介绍(主要介绍各个集合的特点.区别

java提高篇(二十)-----集合大家族

在编写java程序中,我们最常用的除了八种基本数据类型,String对象外还有一个集合类,在我们的的程序中到处充斥着集合类的身影!java中集合大家族的成员实在是太丰富了,有常用的ArrayList.HashMap.HashSet,也有不常用的Stack.Queue,有线程安全的Vector.HashTable,也有线程不安全的LinkedList.TreeMap等等! 上面的图展示了整个集合大家族的成员以及他们之间的关系.下面就上面的各个接口.基类做一些简单的介绍(主要介绍各个集合的特点.区别

Java 集合系列 02 Collection架构

java 集合系列目录: Java 集合系列 01 总体框架 Java 集合系列 02 Collection架构 Java 集合系列 03 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例 Java 集合系列 04 LinkedList详细介绍(源码解析)和使用示例 首先,我们对Collection进行说明.下面先看看Collection的一些框架类的关系图: Collection是一个接口,它主要的两个分支是:List 和 Set. List和Set都是接口,它们继承于Collection.L

JavaSE:集合总结(Collection,Map)

今天来总结JavaSE部分的集合.首先来从整体来看: 我们主要要学习的内容: Collection: Collection(接口): java.util.Collection |-- List(子接口) : |--ArrayList |--LinkedList |--Vector |-- Set(子接口) : |--AbstracSet(子接口) |--HashSet |--LinkedHashSet |--SortedSet(子接口) |--TreeSet |-- Queue(子接口) : M

Java基础之 集合体系结构(Collection、List、ArrayList、LinkedList、Vector)

Java基础之 集合体系结构详细笔记(Collection.List.ArrayList.LinkedList.Vector) 集合是JavaSE的重要组成部分,其与数据结构的知识密切相联,集合体系就是对数据结构的封装 数组与集合的比较 数组:长度固定,可以存储基本数据类型,也能存储对象 集合:长度可变,只能存储对象类型(由于有包装类的存在,集合可以存储任何类型) 集合的体系结构 集合也叫容器,用于存储对象 我们根据不同的需求和不同的数据结构来对集合做了不同的抽象 Collection接口-公共

java集合学习一-Collection学习

集合类练习 1 package com.example.demo.collection; 2 3 import org.junit.Test; 4 5 import java.util.*; 6 7 public class CollectionTest { 8 @Test 9 public void test1() { 10 Collection coll = new ArrayList(); 11 coll.add("AA"); 12 coll.add("BB"

Java中集合框架,Collection接口、Set接口、List接口、Map接口,已经常用的它们的实现类,简单的JDK源码分析底层实现

(一)集合框架: Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范(接口)和实现(实现接口的类).所有抽象出来的数据结构和操作(算法)统称为集合框架. 程序员在具体应用的时候,不必考虑数据结构和算法实现细节,只需要用这些类创建一些对象,然后直接应用就可以了,这样就大大提高了编程效率. (二)集合框架包含的内容: (三)集合框架的接口(规范)   Collection接口:存储一组不唯一,无序的对象 List接口:存储一组不唯一,有序的对象 Set接口:存储一组唯一,无序的对象 Map接口:

集合框架之Collection接口

Collection 层次结构中的根接口.Collection表示一组对象,这些对象也称为 collection 的元素.一些 collection 允许有重复的元素,而另一些则不允许.一些 collection 是有序的,而另一些则是无序的.JDK 不提供此接口的任何直接实现:它提供更具体的子接口(如 Set 和 List)实现.此接口通常用来传递 collection,并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection. 包 (bag) 或多集合(multiset)(可能包含重复元素的无