JAVA集合底层实现以及代码片段分析
Java集合，概念及一般代码操作
Java集合，概念及⼀般代码操作集合常⽤集合的分类：Collection 接⼝的接⼝对象的集合（单列集合）├——-List 接⼝：元素按进⼊先后有序保存，可重复│—————-├ LinkedList 接⼝实现类，链表，插⼊删除，没有同步，线程不安全│—————-├ ArrayList 接⼝实现类，数组，随机访问，没有同步，线程不安全│—————-└ Vector 接⼝实现类数组，同步，线程安全│ ———————-└ Stack 是Vector类的实现类└——-Set 接⼝：仅接收⼀次，不可重复，并做内部排序├—————-└HashSet 使⽤hash表（数组）存储元素│————————└ LinkedHashSet 链表维护元素的插⼊次序└ —————-TreeSet 底层实现为⼆叉树，元素排好序Map 接⼝键值对的集合（双列集合）├———Hashtable 接⼝实现类，同步，线程安全├———HashMap 接⼝实现类，没有同步，线程不安全-│—————–├ LinkedHashMap 双向链表和哈希表实现│—————–└ WeakHashMap├ ——–TreeMap 红⿊树对所有的key进⾏排序└———IdentifyHashMapCollectionjava.util.Collection 是集合⼯具类，⽤来对集合的操作。
部分操作如下public static <T> bollean addAll(Collection<T> c,T... elements);//添加多个元素public static <T> void shuffle(List<T> l);//打乱元素顺序public static <T> void sort(List<T> l)//将集合中元素按照默认规则排序Listpublic interface List<E> extends Collection<E>特点有序的集合,存储元素和去除的元素顺序是⼀致的有索引，包含了⼀些带索引的⽅法允许存储重复的元素ArrayList特点适合查询，不适合增删改线程不安全List接⼝中带索引的⽅法（特有）：-public void void add(int index, E element): 将指定元素，添加到指定位置上-public E set(int index, E element): ⽤指定元素替换集合中指定位置的元素，返回值的更新前元素-public E get (int inde): 返回集合中指定位置的元素-public E remove (int inde): 移除集合中指定位置的元素,返回的是被移除的元素⼀般操作public void test01() {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();list.add("a");list.add("c");list.add("d");list.add("g");list.add("a");// 添加list.add(3, "lkl");System.out.println(list);System.out.println("=========");// 移除String remove = list.remove(2);System.out.println("被移除的元素是：" + remove);System.out.println(list);// 替换String hzy = list.set(3, "hzy");System.out.println("被替换的元素" + hzy);System.out.println(list);System.out.println("遍历=========");System.out.println("增强for循环遍历=========");// 遍历// 增强for循环for (String s : list) {System.out.println(s);}System.out.println("⼀般for循环=========");// ⼀般for循环for (int i = 0; i < list.size(); ++i) {System.out.println(list.get(i));}System.out.println("迭代器=========");// 迭代器Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}}LinkedListList接⼝的链接列表实现。
JAVA集合类用法总结
JAVA集合类用法总结.docJava集合类用法总结引言Java集合框架是Java语言中用于存储和操作数据集合的一套统一的架构。
它提供了一套性能优异且功能丰富的接口和类，用于实现和操作各种类型的集合。
本文将对Java集合类进行详细的用法总结。
Java集合框架概述1. 集合框架的重要性2. 集合框架的基本组成3. 集合与数组的区别集合框架的核心接口1. Collection1.1 接口定义1.2 重要方法2. List2.1 特点2.2 重要实现类：ArrayList、LinkedList3. Set3.1 特点3.2 重要实现类：HashSet、TreeSet4. Map4.1 特点4.2 重要实现类：HashMap、TreeMap 常用集合类的实现1. ArrayList1.1 内部实现1.2 性能分析1.3 使用场景2. LinkedList2.1 内部实现2.2 性能分析2.3 使用场景3. HashSet3.1 内部实现3.2 性能分析3.3 使用场景4. TreeSet4.1 内部实现4.2 性能分析4.3 使用场景5. HashMap5.1 内部实现5.2 性能分析5.3 使用场景6. TreeMap6.1 内部实现6.2 性能分析6.3 使用场景集合的遍历与操作1. 迭代器（Iterator）1.1 Iterator接口1.2 使用方法2. 增强型循环（foreach）2.1 语法结构2.2 使用场景3. 流（Stream）3.1 引入背景3.2 操作示例3.3 性能优势集合的并发操作1. 并发集合类1.1 线程安全集合1.2 性能考量2. 同步机制2.1 同步集合2.2 显式同步3. 并发包（java.util.concurrent）3.1 重要类介绍3.2 使用示例集合的实用工具类1. Arrays类1.1 常用方法1.2 使用示例2. Collections类2.1 常用方法2.2 使用示例集合的高级应用1. 集合的比较与排序1.1 Comparator接口1.2 Comparable接口2. 集合的搜索与过滤2.1 搜索算法2.2 过滤器模式3. 集合的转换3.1 集合转数组3.2 数组转集合集合的性能优化1. 选择合适的集合类2. 避免不必要的对象创建3. 合理使用迭代器4. 利用并发集合提高性能常见问题与解决方案1. 集合的线程安全问题2. 集合操作的性能瓶颈3. 集合转换的常见错误结论总结Java集合框架的核心价值，以及在实际开发中的应用策略。
java集合底层实现原理
java集合底层实现原理
Java集合的底层实现原理主要有以下几种：
1. 数组：Java中的ArrayList和Vector底层都是使用数组实现的。
当插入元素时，如果数组已满，则需要重新创建一个更大的数组，并将原数组中的元素拷贝到新数组中。
由于数组的长度是固定的，所以在增删元素时可能需要进行大量的数组拷贝操作，导致性能较低。
2. 链表：Java中的LinkedList底层使用双向链表实现。
插入和
删除元素时，只需要修改链表中相应结点的指针，不需要进行数组拷贝操作。
但是，链表的查询操作比较耗时，需要从头结点逐个遍历查找。
3. 哈希表：Java中的HashMap和HashSet底层都是使用哈希
表实现的。
哈希表是一种以键值对形式存储数据的数据结构，通过将键映射到数组索引来实现快速访问。
具体实现方式是使用数组存储数据，并使用一个哈希函数将键映射到数组索引上，在发生哈希冲突时，使用链表或红黑树来解决冲突。
4. 树：Java中的TreeSet和TreeMap底层都是使用树结构实现的，具体的实现方式是红黑树（一种自平衡的二叉查找树）。
红黑树在插入和删除元素时会保持树的平衡，以保证高效的插入、删除和查找操作。
5. 堆：Java中的PriorityQueue底层使用堆实现。
堆是一种完
全二叉树，具有以下性质：对于任意结点i，其父结点、左子
结点和右子结点满足特定的大小关系。
通过对堆进行调整，可以实现高效的插入和删除操作，以及快速找到最大或最小元素。
以上是Java集合底层实现的常用原理，不同的集合类在底层
实现上可能会选择不同的数据结构来满足不同的需求。
java集合类底层实现原理
java集合类底层实现原理Java集合类是Java中常用的一种数据结构，它可以容纳同类数据的对象，并对这些对象进行增、删、改、查等操作。
Java提供了丰富的集合类，包括List、Set、Map等。
它们底层的实现原理各不相同，但都有着自己的优势和适用范围，开发者可以根据实际需要进行选择。
一、ListList是Java中最常用的一种集合类，它是一个有序集合，可以容纳重复元素。
List底层的实现原理有两种，一种是数组实现，另一种是链表实现。
1. 数组实现在数组实现中，List集合底层使用的是数组的方式存储数据，使用了动态扩容技术，可以随数据量的增加而扩大数组的大小，并且支持快速随机访问。
当我们向数组中添加元素时，List会首先检查数组是否已满，如果已满，则会重新创建一个更大的数组，将原数组中的数据复制到新数组中，并将新的元素添加到新的数组中。
在新增元素时，需要保持元素在原数组中的顺序，因此需要对数组中的元素进行移动和复制操作。
优点：数组实现的List集合支持快速随机访问，因为数组是连续的内存空间，所以可以通过数组下标直接访问，性能比较高。
需要动态扩容，在添加元素时可能会引起数组重构，比较耗时。
当数组中存在大量空元素时，会占用过多的内存空间。
2. 链表实现在链表实现中，List集合底层使用的是链表的方式存储数据，添加和删除元素的效率比数组实现高，但是在访问元素时需要遍历整个链表。
当我们向链表中添加元素时，List会创建一个新的Node对象，并将新的对象添加到链表的末尾。
链表实现的List集合添加和删除元素的效率比较高，因为只需要改变链表中的指针指向即可。
当需要对集合进行频繁的增删操作时，链表实现的List集合更加适合。
在访问元素时需要遍历整个链表，效率比较低。
二、Set1. 基于HashMap实现在基于HashMap实现的Set集合中，Set底层使用一个HashMap来存储元素，Set中的元素作为HashMap中的key，所有的value都是一个固定的Object对象（称为PRESENT）。
Java集合类实例解析
Jaｖa集合类实例解析ﻫ我们看一个简单的例子,来了解一下集合类的基本方法的使用:ﻫimport java、utiｌ、*;ﻫpｕblic cｌasｓCｏlｌｅctionToAｒｒaｙ｛ﻫpuｂlic ｓtaｔicｖｏｉd maｉn(Strinｇ[] ar ｇs)｛Cｏllｅｃtiｏnｃollection１=ｎew ArｒaｙＬist();／/创建一个集合对象cｏｌleｃｔｉon1、adｄ(”０00”);/／添加对象到Collectｉon集合中collｅctioｎ１、ａｄd("１１1”);collection1、aｄd(”２２2＂);ﻫSyｓtem、ouｔ、priｎtlｎ(＂集合cｏｌlecｔｉon１的大小:"+ｃoｌlｅｃtiｏｎ１、size()); ﻫＳｙstｅｍ、ｏut、pｒintｌn(＂集合cｏllｅcｔｉon1的内容:”+coｌleｃtioｎ1);cｏllｅction1、remoｖｅ(”０00");//从集合collectiｏｎ１中移除掉”000” 这个对象Systｅｍ、oｕt、prｉｎtｌn(”集合collection1移除0００后的内容:＂+collｅｃtioｎ1); Syｓtｅｍ、out、prｉｎtｌｎ(”集合colleｃｔion1中是否包罗000 :"＋ｃoｌlection１、cｏntains(＂000＂));ﻫSyｓｔeｍ、out、ｐｒintln(＂集合coｌｌｅctｉｏn１中是否包罗１11 :”＋coｌlecｔｉｏn1、contaｉnｓ(”111”)); ﻫＣoｌlｅｃｔion cｏlleｃtiｏn2=nｅｗArrayList(); cｏllｅｃtｉｏn２、ａdｄAll(ｃollecｔｉoｎ1);/／将coｌleｃtiｏn1 集合中的元素全部都加到coｌleｃtion2中ﻫSysteｍ、ｏｕｔ、pｒiｎtln("集合ｃollection2的内容:”+ｃollectｉｏn2);ｃollection2、clear();//清空集合cｏllectｉon１中的元素ﻫSｙsｔem、ouｔ、pｒintln(”集合collｅｃtioｎ2是否为空:”+ｃｏｌlection2、ｉsＥmpty()); ﻫ//将集合cｏllecｔｉｏn1转化为数组Ｏbｊｅct s［］＝colleｃtiｏn1、toArray(); ﻫｆor(intｉ＝０;i〈ｓ、leｎｇtｈ;i＋+)｛ﻫ}Ｓystem、ｏut、pｒｉntln(s[ｉ]); ﻫ｝ﻫ}运行结果为:ﻫ集合coｌｌecｔion１的大小:3ﻫ集合ｃｏｌleｃtｉｏn1的内容:［000, 11１, 2２2］ﻫ集合collectioｎ1移除000 后的内容:[111,2２2] ﻫ集合cｏｌleｃtion1中是否包罗000 :false ﻫ集合collectｉon1中是否包罗11１:truｅ集合ｃｏｌｌectｉoｎ2的内容:［１1１, 222］ﻫ集合cｏllection2是否为空:ｔrue ﻫ１1１ﻫ222ﻫ这个地方需要注意的是,Coｌlectｉｏｎ它仅仅只是一个接口,而我们真正使用的时候,确是创建该接口的一个实现类、做为集合的接口,它定义了所有属于集合的类所都应该具有的一些方法、如AｒｒａｙList (列表)类是集合类的一种实现方式。
Java集合-集合框架底层原理
Java集合-集合框架底层原理两个疑点解决1. 接⼝ A = new 实现类实现类 B = new 实现类 [接⼝-接⼝实现类（只能使⽤接⼝⽅法）接⼝实现类-接⼝实现类(接⼝和接⼝实现类⽅法都能实现)]; 样例： List = Arraylist/Linkdelist2. ⽗类 A = new ⼦类⼦类 B = new ⼦类() [⽗类-⼦类(只能使⽤继承来的⽅法并且调⽤的是⼦类的⽅法)]常见的ArrayList与LinkedList1. ArrayList中的操作:add,get,remove,set,size,toArray,clear等.ArrayList中的⽅法2. LinkedList：⾃⾝函数 + List + Queue等LinkedList中的⽅法集合框架1. Collection接⼝----Colections⼯具类(如同Arrays是数组的⼯具类)，下图是Collection所实现的类2. ArrayList 与 Hashset ArrayList是顺序插⼊，可以重复的动态数组,⽽Hashset是⽆序插⼊，不能重复的set（不同JVM导致看起来不⼀样）3. Hashset与Hashmap hashset底层也是hashmap实现，根据key,查询value⾮常快（具体可以见下⾯代码）,具体插⼊是先判断hashcode散列值 hashcode不⼀样，则不会重复,⽤数组存储 hashcode⼀样 ⽐较equals⼀样，则重复数据，Hashmap覆盖 ⽐较equals不⼀样，则不同数据，组成链表Hashmap底层剖析：hashmap(⾮线程安全)底层是数组和链表和红⿊树(jdk1.8以后)构成，这⾥就解释了哪⾥是数组(存储数据),哪⾥是链表(equals不同),⽽链表过长（⼤于8）的时候就要转成红⿊树,并且扩容（链表太长会导致查询效率过低），所以引出来了负载因⼦为0.75，hashmap的元素个数 * 0.75就要扩容。
最让你惊艳的java代码
最让你惊艳的Java代码Java作为一种广泛应用于软件开发领域的编程语言，具备强大的跨平台特性、丰富的类库和稳定的性能。
在众多的Java代码中，总有一些令人惊艳的代码片段，无论是其巧妙的设计、高效的算法还是优雅的实现方式，都让人印象深刻。
本文将介绍一些我认为最让人惊艳的Java代码，并对其进行详细解析。
1. 快速排序算法public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {if (low < high) {int pivot = partition(arr, low, high);quickSort(arr, low, pivot - 1);quickSort(arr, pivot + 1, high);}}public static int partition(int[] arr, int low, int high) {int pivot = arr[low];while (low < high) {while (low < high && arr[high] >= pivot) {high--;}arr[low] = arr[high];while (low < high && arr[low] <= pivot) {low++;}arr[high] = arr[low];}arr[low] = pivot;return low;}快速排序算法是一种高效的排序算法，其核心思想是通过递归地将数组划分为两部分，一部分小于基准值，一部分大于基准值，然后对这两部分继续进行排序，直到整个数组有序。
这段代码实现了快速排序算法，通过递归调用quickSort方法和partition方法实现了数组的划分和排序。
这段代码令人惊艳的地方在于其简洁而高效的实现方式。
通过选择一个基准值，将数组划分为两部分，并通过交换元素的方式实现排序，避免了显式创建新的数组，减少了额外的空间开销。
Java集合框架源码及高质量代码案例分析
Java 集合框架源码及⾼质量代码案例分析Java 集合框架源码分析本次源码分析对Java JDK 中的集合框架部分展开分析，采⽤的是JDK 1.8.0_171版本的源码。
Java 集合框架（Java Collections Framework ，JCF ）也称容器，即可以容纳其他Java 对象的对象。
JCF 为开发者提供了通⽤的容器，数据持有对象的⽅式和对数据集合的操作，优点是：1) 降低编程难度2) 提⾼程序性能3) 提⾼API 间的互操作性4) 降低学习难度5) 降低设计和实现相关API 的难度6) 增加程序的可重⽤性Java 容器中只能存放对象，对于基本类型（int ，double ，float ，long 等），需要将其包装成对象类型后（Integer ，Double ，Float ，Long 等）才能放到容器⾥。
很多时候装箱和拆箱都能够⾃动完成。
这虽然会导致额外的性能和空间开销，但简化了设计和编程。
1.总体架构分析为了规范容器的⾏为，统⼀设计，JCF 定义了14种容器接⼝（Collection interface ），它们的关系如下图所⽰：Map 接⼝没有继承⾃Collection 接⼝，因为Map 表⽰的是关联式的容器⽽不是集合，但Java 提供了从Map 转换到Collection 的⽅法，可以⽅便地将Map 切换到集合视图。
上图中提供了Queue 接⼝，但没有Stack ，因为Stack 的功能已被JDK 1.6版本引⼊的Deque 取代。
上述接⼝的通⽤实现如下表：Implementations HashTable Resizable Array Balanced Tree Linked List Hash Table+Linked ListInterfacesSet HashSet TreeSet LinkedHashSet List ArrayList LinkedList Deque ArrayDeque LinkedList Map HashMap TreeMap LinkedHashMap总体上来说，从下⾯的框架图可以看出，集合框架主要包括两种类型的容器，⼀种是集合（Collection ），存储⼀个元素集合，另⼀种是图（Map ），存储键/值对映射。
Java集合源码分析（一）ArrayList
Java集合源码分析（⼀）ArrayList前⾔ 在前⾯的学习集合中只是介绍了集合的相关⽤法，我们想要更深⼊的去了解集合那就要通过我们去分析它的源码来了解它。
希望对集合有⼀个更进⼀步的理解！ 既然是看源码那我们要怎么看⼀个类的源码呢？这⾥我推荐的⽅法是： 1）看继承结构 看这个类的层次结构，处于⼀个什么位置，可以在⾃⼰⼼⾥有个⼤概的了解。
2）看构造⽅法 在构造⽅法中，看做了哪些事情，跟踪⽅法中⾥⾯的⽅法。
3）看常⽤的⽅法 跟构造⽅法⼀样，这个⽅法实现功能是如何实现的 注：既然是源码，为什么要这样设计类，有这样的继承关系。
这就要说到设计模式的问题了。
所以我们要了解常⽤的设计模式，才能更深刻的去理解这个类。
⼀、ArrayList简介1.1、ArrayList概述 1）ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列，它是基于数组实现的List类。
2）该类封装了⼀个动态再分配的Object[]数组，每⼀个类对象都有⼀个capacity属性，表⽰它们所封装的Object[]数组的长度，当向ArrayList中添加元素时，该属性值会⾃动增加。
如果想ArrayList中添加⼤量元素，可使⽤ensureCapacity⽅法⼀次性增加capacity，可以减少增加重分配的次数提⾼性能。
3）ArrayList的⽤法和Vector向类似，但是Vector是⼀个较⽼的集合，具有很多缺点，不建议使⽤。
另外，ArrayList和Vector的区别是：ArrayList是线程不安全的，当多条线程访问同⼀个ArrayList集合时，程序需要⼿动保证该集合的同步性，⽽Vector则是线程安全的。
4）ArrayList和Collection的关系：1.2、ArrayList的数据结构 分析⼀个类的时候，数据结构往往是它的灵魂所在，理解底层的数据结构其实就理解了该类的实现思路，具体的实现细节再具体分析。
ArrayList的数据结构是： 说明：底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。
java数组底层实现原理
java数组底层实现原理
Java数组是一种常见的数据结构，它可以在内存中连续地存储相同类型的数据。
Java数组底层实现原理涉及到内存分配、访问、索引、长度等方面。
在Java中，数组是对象，它的长度是不可改变的。
在创建一个数组时，需要指定数组的长度。
Java数组的底层实现是使用连续的内存空间存储元素。
每个元素占据一个内存地址，这个地址是由数组的起始地址加上元素的偏移量得到的。
Java数组的访问和索引是通过指针实现的。
Java数组是通过下标操作符[]来访问的，每个元素在内存中都有一个地址，通过下标来获取这个地址，就可以访问到这个元素的值。
Java数组的长度是在创建数组时指定的，它被存储在数组对象的头部。
当需要获取数组的长度时，Java会直接访问数组对象头部的长度信息，而不需要遍历整个数组来计算长度。
Java数组的内存分配是由JVM进行管理的。
当创建一个数组对象时，JVM会在堆内存中分配一段连续的内存空间来存储这个数组对象及其元素。
当数组对象不再使用时，JVM会自动释放这段内存空间。
总之，Java数组底层实现原理涉及到内存分配、访问、索引、长度等方面，理解这些原理有助于编写高效的Java程序。
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e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value; } return null; } //put 方法 put 的时候需要首先遍历数组的，看是否有重复的 key public V put(K key, V value) { if (key == null)
return putForNullKey(value); int hash = hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length); for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next){
Capacity: "+ initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity]; } 优缺点：读快改慢
linkedList: Entry 链表 ,单向链表
private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null); public LinkedList() {
Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++;
} put 方法的部分代码块：根据比较大小决定是放在某个结点的左边还 是右边，如果值相同直接覆盖。左边大右边小
if (cpr != null) { do { parent = t; cmp = pare(key, t.key); if (cmp < 0) t = t.left; else if (cmp > 0) t = t.right; else return t.setValue(value); } whilshMap 实现，因为 map 中的 key 是不能重复的
public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>();
} public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null; }
1.9 各种集合底层实现
ArrayList: object[]
代码片段：构造方式 public ArrayList() { this(10);//默认一开始构造了size为10的Object数组 }
public ArrayList(int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal
header.next = header.previous = header; }
优缺点：读慢改快
HashMap：Entry[]
public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY *
DEFAULT_LOAD_FACTOR); table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];//
构建Entry数组 init();
} public V get(Object key) { //获取的时候从数组中读取
if (key == null) return getForNullKey();
TreeSet：TreeMap
public TreeSet() { this(new TreeMap<E,Object>());
} public boolean add(E e) { return m.put(e, PRESENT)==null; }
addEntry(hash, key, value, i); return null; }
TreeMap: 基于 Entry 的二叉树
public V get(Object key) { Entry<K,V> p = getEntry(key); return (p==null ? null : p.value);