Arraylist 与 LinkedList
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是否保证线程安全: ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的,也就是不保证线程安全;
- 底层数据结构: Arraylist 底层使用的是Object数组;LinkedList 底层使用的是双向链表数据结构(注意双向链表和双向循环链表的区别:);
- 插入和删除是否受元素位置的影响: ① ArrayList 采用数组存储,所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如:执行add(E e) 方法的时候, ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾,这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话(add(int index, E element) )时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。 ② LinkedList 采用链表存储,所以插入,删除元素时间复杂度不受元素位置的影响,都是近似 O(1)而数组为近似 O(n)。
- 是否支持快速随机访问: LinkedList 不支持高效的随机元素访问,而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index) 方法)。
- 内存空间占用: ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间,而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间(因为要存放直接后继和直接前驱以及数据)。
ArrayList继承了RandomAccess
public interface RandomAccess {
}
RandomAccess标识实现这个接口的类具有随机访问功能。ArrayList实现了快速随机访问,所以它实现RandomAccess。 而LinkedList没有实现随机访问,所以没有实现 所以是原先就实现了功能,然后靠实现RandomAccess进行标识 通过判断是否实现RandomAccess判断遍历方式 实现了RandomAccess接口的list,优先选择普通for循环 ,其次foreach, 未实现RandomAccess接口的ist,优先选择iterator遍历(foreach遍历底层也是通过iterator实现的),大size的数据,千万不要使用普通for循环
HashMap
JDK1.8 之前 HashMap 底层是数组和链表结合在一起使用也就是链表散列。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值,然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置(这里的 n 指的时数组的长度),如果当前位置存在元素的话,就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同,如果相同的话,直接覆盖,不相同就通过拉链法解决冲突。
JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。
红黑树
- 每个节点非红即黑;
- 根节点总是黑色的;
- 每个叶子节点都是黑色的空节点(NIL节点);
- 如果节点是红色的,则它的子节点必须是黑色的(反之不一定);
- 从根节点到叶节点或空子节点的每条路径,必须包含相同数目的黑色节点(即相同的黑色高度)
红黑树就是为了解决二叉查找树的缺陷,因为二叉查找树在某些情况下会退化成一个线性结构 红黑树在插入新数据后可能需要通过左旋,右旋、变色这些操作来保持平衡。所以选择8
hashmap与hashtable
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线程是否安全: HashMap 是非线程安全的,HashTable 是线程安全的;HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用ConcurrentHashMap吧!);
- 效率: 因为线程安全的问题,HashMap要比HashTable效率高一点。另外,HashTable基本被淘汰,不要在代码中使用它;
- 对Null key 和Null value的支持: HashMap 中,null 可以作为键,这样的键只有一个,可以有一个或多个键所对应的值为 null。。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null,直接抛出 NullPointerException。
- 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 : ①创建时如果不指定容量初始值,Hashtable 默认的初始大小为11,之后每次扩充,容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充,容量变为原来的2倍。②创建时如果给定了容量初始值,那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小,而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小(HashMap 中的tableSizeFor()方法保证,下面给出了源代码)。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。
- 底层数据结构: JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。
ConcurrentHashMap 与 HashTable
实现线程安全的方式(重要): ① 在JDK1.7的时候,ConcurrentHashMap(分段锁) 对整个桶数组进行了分割分段(Segment),每一把锁只锁容器其中一部分数据,多线程访问容器里不同数据段的数据,就不会存在锁竞争,提高并发访问率。(默认分配16个Segment,比Hashtable效率提高16倍。) 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念,而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现,并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。(JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化) 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap,虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构,但是已经简化了属性,只是为了兼容旧版本; ② Hashtable(同一把锁) :使用synchronized来保证线程安全,效率非常低下。当一个线程访问同步方法时,其他线程也访问同步方法,可能会进入阻塞或轮询状态,如使用 put 添加元素,另一个线程不能使用 put 添加元素,也不能使用 get,竞争会越来越激烈效率越低。
LinkedHashMap
LinkedHashMap简单来说是一个有序的HashMap,其是HashMap的子类,HashMap是无序的。 LinkedHashMap提供的节点添加了两个属性before和after节点,用来生成双向循环列表的,这样每次在Map中添加值都会追加到链表的最后一位,这样就按照插入顺序生成了一个链表
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