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集合家族的底层数据结构

【一】ArrayList

   ArrayList的性质：

【二】LinkedList 

  LinkedList特征：

【三】HashMap

  HashMap特征：

【四】hashtable

 hashtable特征：

【五】ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap特征：

【六】HashSet

HashSet特征：

【七】LinkedHashMap

【八】LinkedHashSet

集合家族的底层数据结构

【一】ArrayList

• ArrayList底层数据结构 
• ArrayList源码

   ArrayList的性质：

1. ArrayList是List接口的可变数组非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。
2. 底层使用数组实现
3. 该集合是可变长度数组，数组扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量增长大约是其容量的1.5倍，这种操作的代价很高。
4. 采用了Fail-Fast机制，面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险
5. remove方法会让下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并把最后一位的值置空，方便GC

【二】LinkedList 

• LinkedList数据结构 
• LinkedList底层源码

  LinkedList特征：

1. LinkedList是List接口的双向链表非同步实现，并允许包括null在内的所有元素。
2. 底层的数据结构是基于双向链表的，该数据结构我们称为节点
3. 双向链表节点对应的类Node的实例，Node中包含成员变量：prev，next，item。其中，prev是该节点的上一个节点，next是该节点的下一个节点，item是该节点所包含的值。
4. 它的查找是分两半查找，先判断index是在链表的哪一半，然后再去对应区域查找，这样最多只要遍历链表的一半节点即可找到

【三】HashMap

• HashMap底层数据结构
• HashMap源码

  HashMap特征：

1. HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现，允许使用null值和null键，但不保证映射的顺序。
2. 底层使用数组实现，数组中每一项是个单向链表，即数组和链表的结合体；当链表长度大于一定阈值时，链表转换为红黑树，这样减少链表查询时间。
3. HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Node对象。HashMap底层采用一个Node[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Node对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Node时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Node。
4. HashMap进行数组扩容需要重新计算扩容后每个元素在数组中的位置，很耗性能
5. 采用了Fail-Fast机制，通过一个modCount值记录修改次数，对HashMap内容的修改都将增加这个值。迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount，在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map，马上抛出异常。

a)  HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。HashMap的底层结构是一个数组，数组中的每一项是一条链表。

b)  HashMap的实例有俩个参数影响其性能： “初始容量” 和 装填因子。

c)  HashMap实现不同步，线程不安全。  HashTable线程安全

d)  HashMap中的key-value都是存储在Entry中的。

e)  HashMap可以存null键和null值， 不保证元素的顺序恒久不变 ，它的底层使用的是数组和链表，通过hashCode()方法和equals方法保证键的唯一性

f)  解决冲突主要有三种方法：定址法，拉链法，再散列法。HashMap是采用拉链法解决哈希冲突的。

hash冲突解决的办法： https://www.cnblogs.com/little-fly/p/7907935.html

【四】hashtable

• hashtable实现原理

 hashtable特征：

1. Hashtable是基于哈希表的Map接口的同步实现，不允许使用null值和null键
2. 底层使用数组实现，数组中每一项是个单链表，即数组和链表的结合体
3. Hashtable在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
4. synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占

【五】ConcurrentHashMap

• ConcurrentHashMap实现原理

ConcurrentHashMap特征：

1. ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术。
2. 它使用了多个锁来控制对hash表的不同段进行的修改，每个段其实就是一个小的hashtable，它们有自己的锁。只要多个并发发生在不同的段上，它们就可以并发进行。
3. ConcurrentHashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
4. 与HashMap不同的是，ConcurrentHashMap使用多个子Hash表，也就是段(Segment)
5. ConcurrentHashMap完全允许多个读操作并发进行，读操作并不需要加锁。如果使用传统的技术，如HashMap中的实现，如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素，读操作不加锁将得到不一致的数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。

【六】HashSet

• HashSet实现原理

HashSet特征：

HashSet由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持，

不保证set的迭代顺序，并允许使用null元素。
基于HashMap实现，API也是对HashMap的行为进行了封装，可参考HashMap

【七】LinkedHashMap

• LinkedHashMap实现原理

LinkedHashMap继承于HashMap，底层使用哈希表和双向链表来保存所有元素，并且它是非同步，允许使用null值和null键。
基本操作与父类HashMap相似，通过重写HashMap相关方法，重新定义了数组中保存的元素Entry，来实现自己的链接列表特性。该Entry除了保存当前对象的引用外，还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而构成了双向链接列表。

【八】LinkedHashSet

• LinkedHashSet

对于LinkedHashSet而言，它继承与HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素，它继承与HashSet，其所有的方法操作上又与HashSet相同。
 

最后

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