java Collection接口和Map接口知识点总结

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        最近写代码，感觉对jdk中Collection和Map中的实现方式和原理有些遗忘，为了在写代码的时候让代码更加简介和让性能更加优秀，所以我先必须了解其中容器增长方式和原理，HashMap，如果每个Node桶存放的数据大小大于等于8，就会采用红黑树存储。

工具：starUML、IDEA

jdk版本：jdk1.8.0_102

(一)  先贴上一张类图：

(二) 其中Collection和Map部分实现中实现参数。

1、 全局实现的参数：

新容量大小/原容器大小 = N/O

 x = 没有该值

（一）

	Collection
	List						Set
	ArrayList	AttributeList	RoleList	LinkedList	Vector	Stack	HashSet	TreeSet	LinkedHashSet
实现方式	Object[] 数组	Object[] 数组	Object[] 数组	Node<E> 双向链表	Object[] 数组	Object[] 数组	HashMap<E，Object>	NavigableMap<E, Object>	HashMap<E，Object>
默认容器大小	10	10	10	x	10	10	16	x	16
扩充容量方式	System.arraycopy	System.arraycopy	System.arraycopy	x	System.arraycopy	System.arraycopy	(Node<K, V>[])new Node[newCap]	x	(Node<K, V>[])new Node[newCap]
N/O	1.5	1.5	1.5	x	2(默认，值在初始化的第二个参数可设置)	2默认，值在初始化的第二个参数可设置)	2	x	2
负载因子	1	1	1	x	1	1	0.75f	x	0.75f
默认门阀	记载因子*容量大小	记载因子*容量大小	记载因子*容量大小	x	记载因子*容量大小	记载因子*容量大小	如果使用无参构造方式，默认门阀为“默认加载因子”*"默认cap大小". 如果使用其他构造函数，门阀值初始为 将该初始因子-1的值写成机器码，从最高位（从左往右除符号位的第一个1）开始，右边所有位变1的值。	x	如果使用无参构造方式，默认门阀为“默认加载因子”*"默认cap大小". 如果使用其他构造函数，门阀值初始为 将该初始因子-1的值写成机器码，从最高位（从左往右除符号位的第一个1）开始，右边所有位变1的值。
线程安全	否	否	否	否	是	是	否	x	否

（二）

	Map
	HashMap	LinkedHashMap	Hashtable	WeakHashMap	TreeMap	EnumMap	Attributes	ConcurrentHashMap	Properties
实现方式	Node<K, V>[] （根据key的hash值和长度来决定选择那个桶index)有hashValue，next的链表结构(这里面定义了TreeNode extend LinkedHashMap.Entry)	LinkedHashMap.Entry<K, V> 双向链表实体，继承HashMap.Node<K， V>	Entry<K,V>[] 是HashMap的安全实现	Entry<K,V>[] 是继承WeakReference实现弱引用，减少在内存中存活时间，节省内存。	Entry<K, V> 有right，left，parent的map结构	Object [] 数组	Map<Object, Object>,使用的HashMap实现	Node<K,V>[] 数组	Entry<K,V>[] 是HashMap的安全实现,是继承于HashTable
默认容器大小	16	x	11	16	x	动态	11	16	11
扩充容量方式	(Node<K, V>[])new Node[newCap]	x	new Entry<?, ?>[newCapacity]	(Node<K, V>[])new Node<?, ?>[newCap]	x	x	(Node<K, V>[])new Node[newCap]	(Node<K, V>[])new Node<?, ?>[n << 1]	new Entry<?, ?>[n]
N/O	2	x	2  另外加1	2	x	x	2	x	2 另外加1
负载因子	0.75f	x	0.75f	0.75f	x	x	0.75f	x	0.75f
默认门阀	如果使用无参构造方式，默认门阀为“默认加载因子”*"默认cap大小". 如果使用其他构造函数，门阀值初始为 将该初始因子-1的值写成机器码，从最高位（从左往右除符号位的第一个1）开始，右边所有位变1的值。	x	记载因子*容量大小	记载因子*容量大小	x	x	如果使用其他构造函数，门阀值初始为 将该初始因子-1的值写成机器码，从最高位（从左往右除符号位的第一个1）开始，右边所有位变1的值。	x	记载因子*容量大小
线程安全	否	否	是	否	否	否	否	是	是

2、线程安全构造函数和门阀与N/O的关系详细说明： 

新容量大小/原容器大小 = N/O

新门阀/老门阀 = NT/OT

 x = 不存在

  i = 输入值

oldCap = 老容器大小

oldCap/2（取整） = oldCap >> 1 

{2^n}=  满足2的n次方值大于i条件2的n次方的最小值

动态 = 表示它没有实现，需要传入一个实现的对象，按照对象来使用

1） 线程安全：

线程安全（一）

	Vector					Stack(继承与Vector)
	初始容量	负载因子	门阀	N/O	NT/OT	初始容量	负载因子	门阀	N/O	NT/OT
默认容器大小	10	x	x	2	x	10	x	x	2	x
只有initialCapacity参数值	i	x	x	2	x	x	x	x	x	x
有initialCapacity，loadFactor参数的值	i	x	x	这儿没有loadFactor参数，有capacityIncrement参数，每次增加capacityIncrement	x	x	x	x	x	x

线程安全（二）

Stack(继承与Vector)

Hashtable

ConcurrentHashMap

Properties

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

默认容器大小

x

11

0.75f

8

2 倍另外单独+1

2

16

x

x

1.5倍另外单独 + 1

x

11

0.75f

8

2 倍另外单独+1

2

只有initialCapacity参数值

x

i

0.75f

i * 0.75f

2 倍另外单独+1

2

3i/2 + 1

x

1.5倍另外单独 + 1

x

i

0.75f

i * 0.75f

2 倍另外单独+1

2

有initialCapacity，loadFactor参数的值

x

i

i

i(容量) *i(负载因子)

2 倍另外单独+1

2

{2^i/loadFactor}

x

x

1.5倍另外单独 + 1

x

i

i

i(容量) *i(负载因子)

2 倍另外单独+1

2

2）线程不安全：

线程不安全(一)

ArrayList

AttributeList

RoleList

LinkedList

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

无参构造函数容器大小

10

x

oldCap

1.5

x

10

x

oldCap

1.5

x

10

x

oldCap

1.5

x

x

x

x

x

x

只有initialCapacity参数值

i

x

oldCap

1.5

x

i

x

oldCap

1.5

x

i

x

oldCap

1.5

x

x

x

x

x

x

有initialCapacity，loadFactor参数的值

i

x

oldCap

1.5

x

i

x

oldCap

1.5

x

i

x

oldCap

1.5

x

x

x

x

x

x

线程不安全(二)

HashSet(数据保存是通过HashMap实现的)

TreeSet

LinkedHashSet(继承HashSet)

HashMap

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

无参构造函数容器大小

16

0.75f

12

2

2

x

x

x

x

x

16

0.75f

12

2

2

16

0.75f

12

2

2

只有initialCapacity参数值

{2^n}

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

x

x

x

x

x

{2^n}

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

{2^n}

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

有initialCapacity，loadFactor参数的值

{2^n}

i

{2^n} * 0.75f

2

2

x

x

x

x

x

{2^n}

i

{2^n} * 0.75f

2

2

{2^n}

i

{2^n} * 0.75f

2

2

线程不安全(三)

LinkedHashMap

WeakHashMap

TreeMap

EnumMap

Attributes(数据用HashMap来保存)

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

初始容量

负载因子

门阀

N/O

NT/OT

16

0.75f

12

2

2

16

0.75f

12

2

2

x

x

x

x

x

动态

动态

动态

动态

动态

16

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

i

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

{2^n}

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

x

x

x

x

x

动态

动态

动态

动态

动态

{2^n}

0.75f

{2^n} * 0.75f

2

2

i

i

{2^n} * 0.75f

2

2

{2^n}

i

{2^n} * 0.75f

2

2

x

x

x

x

x

动态

动态

动态

动态

动态

x

x

x

x

 补充描述：这里面有些很复杂，详细还是得去研究源码，而且，每个jdk版本的实现的方式不一样，建议有时间详细看源码，了解其中原理。最重要的是HashMap，TreeMap，Hashtable，ConcurrentHashMap这些详细查看很有用, 这个其中还常使用到CAS。

(三) 知识点总结：

HashMap，虽然存储数据是通过key-value的形式存储的，但是，它内部为了提高查询效率，使用的key的hash值，构建数组对象链。先是数组，称作“桶”，通过hash值来判断放那个桶，桶的数量就是上面的cap。每个桶存放的数据小于8个的时候，是采用简单的对象表，如果每个Node桶存放的数据大小大于等于8，针对该桶的数据就会采用红黑树存储。

ConcurrentHashMap在这个版本实现和HashMap内容差不多，只是增加了线程安全的操作，其中加载因子只是在容器初始化的时候和cap通过cap/loadFactor + 1向上取2^n的整数，还有这个版本Segment只有在JAVA对象流进行序列化和反序列化中使用。