List、Set、Map众多集合框架等你来学，让我们一起精进Java框架的知识点吧

news/2024/5/5 16:06:46/文章来源:https://blog.csdn.net/m0_46638350/article/details/129353654

文章目录

一、各集合特性
二、HashMap深入解析
三、遍历集合元素的若干方式

一、各集合特性

1. ArrayList特性

不唯一，有序：实现了List接口，该接口是序列，所以不唯一且按顺序保存
不同步：因为ArrayList.add（）没有synchronized同步锁控制
扩容机制：初始化默认为10，每次数组容量的增长大约是其原容量的 1.5 倍
底层结构：数组 private transient Object[] elementData;

2. LinkedList特性

不唯一，有序：实现了List接口，该接口是序列，所以不唯一且按顺序保存
不同步：因为LinkedList.add（）没有synchronized同步锁控制
扩容机制：链表没有扩容机制
底层结构：链表

3. Vector特性

不唯一，有序：实现了List接口，该接口是序列，所以不唯一且按顺序保存
不同步：Vector是同步的，因为方法都有synchronized修饰
扩容机制：链表没有扩容机制
底层结构：Vector底层数据结构是动态数组

4. HashSet特性

唯一的，无序：底层是HashMap，继承了HashMap的唯一的，无序的
不同步：因为add（）方法没有添加同步锁synchronized
扩容机制：默认初始容量是16，加载因子是0.75，扩容为原来的2倍
底层结构：HashMap

5. HashMap特性

唯一的，无序：键唯一，经过Hash函数，所以元素是打乱存放的
不同步：因为add（）方法没有添加同步锁synchronized
扩容机制：默认初始容量是16，加载因子是0.75，扩容为原来的2倍
底层结构：HashMap

实现线程同步
方法一：使用 Collections.synchronizedList() 方法

//这里只是对ArrayList举例，其他都是一样的
List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
list.add("practice");
list.add("code");
list.add("quiz");synchronzied(list)	//对变量上锁
{Iterator it = list.iterator();while (it.hasNext())System.out.println(it.next());
}

二、HashMap深入解析

1. HashMap底层数据结构
JDK1.8对HashMap进行了比较大的优化，底层实现由之前的“数组+链表”改为“数组+链表+红黑树”。JDK1.8的HashMap的数据结构如下图所示，当链表结点较少时仍然是以链表存在，当链表结点较多时（大于8）会转为红黑树。
在这里插入图片描述
2. HashMap中如何确定元素位置

通过key.hashcode()，根据key获得hashcode值
通过扰动函数`hash()，根据hashcode获得hash值
通过 (n-1)&hash运算，判断当前元素存放的位置，这里的n指的是数组的长度
上面三个“通过”才可以获取真正意义上hashCode，即table的位置。
如果当前位置存在元素的话，equals() 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

其中看到在获得hash值时将key的hashCode异或上其无符号右移16位，Hashmap这么做原因：
防止一些实现比较差的 hashCode() 方法，使用扰动函数之后可以减少碰撞，进一步降低hash冲突的几率。

实例：可以看到: 扰动函数优化前：1954974080 % 16 = 1954974080 & (16 - 1) = 0 扰动函数优化后：1955003654 % 16 = 1955003654 & (16 - 1) = 6 很显然，减少了碰撞的几率。
在这里插入图片描述
3. 关于equals与hashCode函数的重写
首先我们必须知道，如果我们要使用HashMap来添加以对象作为key的键值对，那么就必须重写equals和hashCode函数。具体看 “三、HashMap中如何确定元素位置。”

我们先来看一下，没有重写的hashCode和equals的源码，不用怀疑，这就是全部源码。

//返回对象在JVM中的32位内存地址，native解释请看参看文章
public native int hashCode();
//比较两个对象的32位内存地址
public boolean equals(Object obj) {	return (this == obj);	}

为什么我们需要重写hashCode和equals呢？不重写会怎样呢？看看下面示例

public class Student {    private  String name;private Integer age;
}/*我现在用同一个人（John，21），创建两个对象student1和student2。由于这两个对象是同一个人，所以这两个对象是相等的，但是结果却是false。
*/
public static void main(String[] args) {Student student1 = new Student();student1.setName("John");student1.setAge("21");Student student2 = new Student();student2.setName("John");student2.setAge("21");System.out.println(student1.equals(student2));	//falseSystem.out.println(student1.hashCode() == student2.hashCode());	//false
}

明明是同一个人（John，22），为什么两个对象就不相等呢？因为我们认为的两个对象相等是根据属性的值来判断的，例如student1和student2都是name=John、age=21，那么我就认为他们是相等的。但是我们再来看看Object的hashCode和equals源码，它才不管student1和student2的属性值是否相等，只要两个对象内存地址不一样就是不相等。

这时候我们就知道要重写hashCode和equals，那么我们重写这两个方法的原则是什么？

hashCode重写：要根据类的属性值来生成hashCode
equals重写：要根据类的属性值来进行判断

@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;boolean nameCheck=false;boolean ageCheck=false;if (this.name == student.name) {nameCheck = true;} else if (this.name != null && this.name.equals(student.name)) {nameCheck = true;}if (this.age == student.age) {ageCheck = true;} else if (this.age != null && this.age.equals(student.age)) {ageCheck = true;}if (nameCheck && ageCheck){return true;}return  false;

    @Overridepublic int hashCode() {int result = 17;result = 31 * result + name.hashCode();result = 31 * result + age;return result;}

现在再来测试一下

public static void main(String[] args) {Student student1 = new Student();student1.setName("John");student1.setAge("21");Student student2 = new Student();student2.setName("John");student2.setAge("21");System.out.println(student1.equals(student2));	//trueSystem.out.println(student1.hashCode() == student2.hashCode());	//true
}

重写equals和hashCode，是指我们在开发项目的时候，要根据自己创建对象来重写。例如我创建了Student类里面有name，id，那么我在重写equals和hashCode时候就要有对name和id的比较判断，如果我创建了Animal类里面有age，owner，那么我在重写equals和hashCode时候就要有对age和owner的比较判断

其实在java 7 有在Objects里面新增了我们需要重新的这两个方法，所以我们重写equals和hashCode还可以使用java自带的Objects，如：

    @Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Pig pig = (Pig) o;return Objects.equals(name, pig.name) &&Objects.equals(age, pig.age);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}

那么如果还是觉得有点麻烦呢？那就使用lombok的注解，让它帮我们写，我们自己就写个注解！

@EqualsAndHashCode(exclude = {"Age"})	//设置重写不包含的字段
public class Student{private String name;private Integer age;
}

三、遍历集合元素的若干方式

//方式一
System.out.println(sites);//方式二
for (int i = 0; i < sites.size(); i++) System.out.println(sites.get(i));//方式三
for (String i : sites) System.out.println(i);//方式四
Iterator<String> it = sites.iterator();
while(it.hasNext()) System.out.println(it.next());