Java集合框架浅析

2021-06-30 11:04

阅读：477

标签：abstract sse this swa erro check parent 成功 efault

集合框架示图

技术分享图片

Collection接口和Map接口方法API介绍

Collection接口：

boolean add(E e) ：添加元素到集合中
boolean addAll(Collection extends E> c) ：将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中（可选操作）。
void clear() ：移除此 collection 中的所有元素（可选操作）。
boolean contains(Object o) ：如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。
boolean containsAll(Collection> c) ：如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。
boolean equals(Object o) ：比较此 collection 与指定对象是否相等。
int hashCode() ：返回此 collection 的哈希码值。
boolean isEmpty() ：如果此 collection 不包含元素，则返回 true。
Iterator
boolean remove(Object o) ：从此 collection 中移除指定元素的单个实例，如果存在的话（可选操作）。
boolean removeAll(Collection> c)：移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素（可选操作）。
boolean retainAll(Collection> c) ：仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素（可选操作）。
int size() ：返回此 collection 中的元素数。
Object[] toArray() ：返回包含此 collection 中所有元素的数组。
default Spliterator
default Stream

Map接口：

void clear() ：从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
boolean containsKey(Object key) ：如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
boolean containsValue(Object value) ：如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
Set> entrySet() ：返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
boolean equals(Object o) ：比较指定的对象与此映射是否相等。
V get(Object key) ：返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
int hashCode() ：返回此映射的哈希码值。
boolean isEmpty() ：如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。
Set
V put(K key, V value) ：将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。
void putAll(Map extends K,? extends V> m) ：从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。
V remove(Object key) ：如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除（可选操作）。
int size() ：返回此映射中的键-值映射关系数。

常用集合

List：ArrayList、LinkedList、Vector
Map：TreeMap、CurrentHashMap、HashTable
Set：HashSet、TreeSet

集合原理详解

List集合

ArrayList

说明：

ArrayList底层基于对象数组来实现，默认的容量是10，超过该容量后会按照原来的1.5倍再加1来去扩容。
特点：查询和更加速度快，删除添加慢，有序排列

构造器：

    //对象数组
    private transient Object[] elementData;
        
    //默认构造器
    public ArrayList() {
        this(10); //默认容量为10
    }

    //指定容量构造器
    public ArrayList(int initialCapacity) {
       super();
       if (initialCapacity  c) {
        elementData = c.toArray();   //返回包含此 collection 中所有元素的数组
        size = elementData.length;   //得到该数组的长度

        if (elementData.getClass() != Object[].class){
            //如果elementData数组不是Object[].class类型，则进行复制操作，返回包含相同元素和长度的Object类型的数组
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 
        }
    }

add方法：

    //元素添加 size：初始化大小是一开始对象数组的长度，记录当前数组长度
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacity(size + 1);  //判断是否需要扩容
        elementData[size++] = e;   //将元素添加到对象数组最后
        return true;
    }
    
    //将元素添加到指定位置
    public void add(int index, E element) {
        //如果指定的角标大于或者小于当前对象数组长度，抛出角标越界异常
        if (index > size || index  oldCapacity) {
           Object oldData[] = elementData;
           //定义新数组的容量，为原数组容量的1.5倍+1
           int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;  
           //如果扩容后还是不够当前对象数组最少应该有的容量值，那么直接用该容量值作为新数组的容量值
           if (newCapacity

get方法：

    //根据index获取元素
    public E get(int index) {
        RangeCheck(index); //检查传入的指定下标是否合法
        return (E) elementData[index];  //返回数组下标为index的数组元素
    }
    
    //判断指定的index是否越界
    private void RangeCheck(int index) {
        if (index >= size) 
            throw new IndexOutOfBoundsException(
            "Index: "+index+", Size: "+size);
    }

remove方法：

    //移除指定index元素并返回该元素
    public E remove(int index) {
        RangeCheck(index);  //检查index是否越界
     
        modCount++;
        E oldValue = (E) elementData[index];  //获取指定index的数组元素
     
        int numMoved = size - index - 1;  //要移动的元素个数
        if (numMoved > 0)
            //参数1：原数组 参数2：原数组初始角标 参数3：目标数组 参数4：目标数组的其实角标 参数5：复制的个数
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);  //空出index位置，后面全部元素左移动一位
        elementData[--size] = null; //将引用置空，让gc进行回收
     
        return oldValue;
    }
     
    //移除指定的元素
    public boolean remove(Object o) {
        
        //插入的值为null时，移除数组中的null值元素
        if (o == null) { 
            for (int index = 0; index  0)
            //空出index位置，后面全部元素左移动一位
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null;  //将引用置空，让gc进行回收
    }

clone方法-浅克隆：

    public Object clone() {
       try {
           ArrayList v = (ArrayList) super.clone();  //调用Object类的clone方法返回一个ArrayList对象
           v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);  //复制目标数组
           v.modCount = 0;
           return v;
       } catch (CloneNotSupportedException e) {
           // this shouldn‘t happen, since we are Cloneable
           throw new InternalError();
       }
    }

LinkedList

说明：

LinkedList底层基于双向链表实现，可以实现双向链表，双端队列和栈等数据结构
特点：删除添加快，查询和更加速度慢（不支持高效的随机元素访问），有序排列

基本数据结构：

    //节点类
    //实现双向链表
    private static class Node {
        E item;          //当前节点元素
        Node next;   //下一个元素 
        Node prev;   //上一个元素

        Node(Node prev, E element, Node next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
    
    //add get remove set方法 均基于该方法
    Node node(int index) {

        //二分法查找
        if (index > 1)) { //左边
            Node x = first;
            for (int i = 0; i  x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
        
}

add方法：

    transient int size = 0;  //当前集合大小
    transient Node first; //链头
    transient Node last;  //链尾
    
    
    //将元素添加到链头
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

    //将元素添加到链尾
    public void addLast(E e) {
        linkLast(e);
    }
    
    //将元素添加到链头实现
    private void linkFirst(E e) {
        final Node f = first; //获取到链头
        //参数1：上一个节点 参数2：当前节点元素 参数3：下一个节点
        final Node newNode = new Node(null, e, f); 
        first = newNode; //将包含当前元素的节点设置为链头
        if (f == null) 
            //如果这是f为null（表示这是集合是第一次添加元素），则当前节点即使链头也是链尾，前后节点都为null
            last = newNode; 
        else
            //将新增的节点赋给链头的prev，即代替当前链头成为新的链头
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

    //将元素添加到链尾实现
    private void linkLast(E e) {
        final Node l = last; //获取到链尾
        final Node newNode = new Node(l, e, null); //当前节点
        last = newNode;
        if (l == null)
             //如果这是l为null（表示这是集合是第一次添加元素），则当前节点即使链头也是链尾，前后节点都为null
            first = newNode;
        else
            //将新增的节点赋给链尾的next，即代替当前链尾成为新的链尾
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

add方法 - jdk 1.6：

   //区别：添加成功返回boolean值
    public boolean offerFirst(E e) {
        addFirst(e);
        return true;
    }

    public boolean offerLast(E e) {
        addLast(e);
        return true;
    }

get方法：

    //根据索引获取 ： 二分查找
    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return node(index).item; 
    }

    //获取链头
    public E getFirst() {
        final Node f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return f.item;
    }
    
    //获取链尾
    public E getLast() {
        final Node l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return l.item;
    }

get方法 - jdk 1.6：

    区别：如果获取的值为null则返回null不抛异常
    public E peekFirst() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : f.item;
     }

    public E peekLast() {
        final Node l = last;
        return (l == null) ? null : l.item;
    }

remove方法：

    //移除链头节点并返回链头元素
    public E removeFirst() {
        final Node f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

    //移除链尾节点并返回链尾元素
    public E removeLast() {
        final Node l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }
    
    //移除链头节点并返回链头元素实现
    private E unlinkFirst(Node f) {
        final E element = f.item; //获取到链头中的元素对象
        final Node next = f.next; //获取到链头的next节点
        //置空引入，让gc回收对象
        f.item = null;
        f.next = null;
        //用当前链头的next节点来代替当前链头成为新的链头     
        first = next; 
        //next为null表示当前几个只有一个元素，即上下节点都为null
        if (next == null) 
            last = null; 
        else
            next.prev = null; 
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }
    
    //移除链尾节点并返回链尾元素实现
    private E unlinkLast(Node l) {
        final E element = l.item;
        final Node prev = l.prev;
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

remove方法 - jdk 1.6：

    区别：不抛异常返回null
    public E pollFirst() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }

    public E pollLast() {
        final Node l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

LinkedList实现Stack：

    //jdk 1.6
    public E pollFirst() {
        final Node f = first;
        return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
    }
    
    //jdk 1.6
    public E pollLast() {
        final Node l = last;
        return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
    }

    public void push(E e) {
        addFirst(e);
    }

    public E pop() {
        return removeFirst();
    }

Vector

说明：

Vector是jdk 1.0的容器，和ArrayList一样基于对象数组，初始容量同样默认为10，但不同的是扩容时会增加为原来的2倍，且每个方法都使用synchronize修饰，是一个同步的线程安全的容器
特点：使用Enumeration遍历元素，有序排列

Map集合

HashMap 基于JDK 1.8

说明：

HashMap底层基于哈希表来实现（在Java中哈希表通过数组+链表来实现，称链表散列或拉链法）也称作关联数组，不记录元素插入顺序，默认的容量是16，扩容按照2的n次幂递增，但不能超过1

数据结构实现图解（JDK 1.8）：
技术分享图片

基本数据结构：

    //单向链表节点
    static class Node implements Map.Entry {
        final int hash; //当前节点Hash值
        final K key;    //当前节点key值
        V value;        //当前节点value值
        Node next; //当前节点的next节点

        Node(int hash, K key, V value, Node next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }
    
        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }
        
        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;
            
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry,?> e = (Map.Entry,?>)o;
                if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                    Objects.equals(value, e.getValue()))
                    return true;
            }
            
            return false;
        }
    }
    
    
    
    //红黑树节点 
    static final class TreeNode extends LinkedHashMap.Entry {
        TreeNode parent;     //父亲节点
        TreeNode left;     //左子节点
        TreeNode right;       //右子节点
        TreeNode prev;     //上一个节点
        boolean red;
        
        TreeNode(int hash, K key, V val, Node next) {
            super(hash, key, val, next);
        }

        /**
         * 返回root节点
         */
        final TreeNode root() {
            for (TreeNode r = this, p;;) {
                if ((p = r.parent) == null) //当一个节点没有父节点时该节点就是root节点
                    return r;
                r = p;
            }
        }

        /**
         * Ensures that the given root is the first node of its bin.
         */
        static  void moveRootToFront(Node[] tab, TreeNode root) {
            int n;
            if (root != null && tab != null && (n = tab.length) > 0) {
                int index = (n - 1) & root.hash;
                TreeNode first = (TreeNode)tab[index];
                if (root != first) {
                    Node rn;
                    tab[index] = root;
                    TreeNode rp = root.prev;
                    if ((rn = root.next) != null)
                        ((TreeNode)rn).prev = rp;
                    if (rp != null)
                        rp.next = rn;
                    if (first != null)
                        first.prev = root;
                    root.next = first;
                    root.prev = null;
                }
                assert checkInvariants(root);
            }
        }
        
        
        
        //重置数组长度
          final Node[] resize() {
        //旧数组
        Node[] oldTab = table;
        //获取就数组的长度
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        //获取初始化阈值
        int oldThr = threshold;
        //初始化新容量和新阈值 往后给新数组用
        int newCap, newThr = 0;
        
        if (oldCap > 0) {
            //就数组长度大于最大值限制时
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr  0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap [] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        
        //将旧数组元素复制到新数组中
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j  e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

几个重要的属性：

    //默认容量值
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 数组
    transient Node[] table;

    //Map.Entry的Set集合
    transient Set> entrySet;

    //元素个数
    transient int size;
    
    //由链表转换成树的阈值(又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值)
    //当桶中bin的数量【超过】TREEIFY_THRESHOLD时使用树来代替链表。默认值是8 
    static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    //由树转换成链表的阈值
    //当执行resize操作时，当桶中bin的数量【少于】UNTREEIFY_THRESHOLD时使用链表来代替树。默认值是6 
    static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    //当桶中的bin被树化时最小的hash表容量
    static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

构造器：

    //默认构造器
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }
    
    //指定容量构造器
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }
    
    //指定初始化容量和加载因子构造器
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        
        //初始化容量值少于0，抛异常
        if (initialCapacity  MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        
        //初始化加载因子小于或者等于0时，又或者不是一个数字时，抛异常
        if (loadFactor  m) {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        putMapEntries(m, false);
    }

put方法：

    //存入键值对
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
        Node[] tab; 
        Node p; 
        int n, i;
        
        /** 当Node[] table为空时
            > 当前节点数组 tab = table
            > 当前节点数组的长度 n = tab.length
        */
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        
        /** 存储key-value的时候是以 (n - 1) & hash 作为节点数组的角标来存储的
            > hash：当前插入key值的hashCode
            > (n - 1)：当前节点数组的最大角标
        */
        //如果添加的这个key在table对应的位置没有值，直接创建一个新节点添加到Node[] table中
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) 
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null); 
        
        /**
            在当前Node[] table中有对应 (n - 1) & hash 作为节点数组的角标值时（值是节点）
        */
        else {
            Node e; 
            K k;
            
            //如果已经存在一样的key，那么就覆盖该key
            if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode) //如果是节点数
                e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) //当桶中bin的数量【超过】TREEIFY_THRESHOLD时使用树来代替链表
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

get方法：

    
    //获取对应key的value
    public V get(Object key) {
        Node e;
        return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
    }

    final Node getNode(int hash, Object key) {
        Node[] tab; 
        Node first, e; 
        int n; 
        K k;
        
        //容器必须有元素才能操作，否则返回null
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 && (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            
            //如果first = tab[(n - 1) & hash]就是要获取的节点，直接返回
            if (first.hash == hash && ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            
            //如果当前节点有下一个节点的信息
            if ((e = first.next) != null) {
                //如果当前节点是节点树形式存储的节点，调用节点数节点获取方法获取
                if (first instanceof TreeNode) 
                    return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null); //链表遍历获取
            }
        }
        return null;
    }

get方法：

  
    //移除指定key的value
    public V remove(Object key) {
        Node e;
        return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
            null : e.value;
    }

    final Node removeNode(int hash, Object key, Object value, boolean matchValue, boolean movable) {
        Node[] tab; 
        Node p; 
        int n, index;
        
        //容器必须有元素才能操作，否则返回null
        //当前数组长度：n =  tab.length
        //该key的节点位于数组的位置的角标： index = (n - 1) & hash
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            
            Node node = null, e; 
            K k; 
            V v;
            
            //如果p = tab[(n - 1) & hash]就是要获取的节点，直接复制给node变量
            if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
            
            //如果p = tab[(n - 1) & hash]不是要找的节点，那么循环查找
            else if ((e = p.next) != null) {
                //如果该节点是节点树的节点，那么调用节点树查找方法获取node节点
                if (p instanceof TreeNode) node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
                else {
                    do {
                        //如果遍历到了该key的节点
                        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                            node = e;
                            break;
                        }
                        p = e;  //记录主 key对应节点的上一个节点
                    } while ((e = e.next) != null);
                }
            }
            
            //node != null表示经过上面的代码后找到了该key的节点
            if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||(value != null && value.equals(v)))) {
                //如果该节点是节点树的节点，那么调用节点树移除方法移除节点
                if (node instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
                else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
                else
                    //p是node节点的上一个节点
                    p.next = node.next; //将要删除的节点的next赋值给上一个节点的next
                ++modCount;
                --size;
                afterNodeRemoval(node);
                return node;
            }
        }
        return null;
    }

clear方法：

    public void clear() {
        Node[] tab;
        modCount++;
        if ((tab = table) != null && size > 0) {
            size = 0;
            //循环将引用置空，让gc回收
            for (int i = 0; i

entrySet方法：

    //依Set>形式返回Node[] table数组
    public Set> entrySet() {
        Set> es;
        return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
    }

    final class EntrySet extends AbstractSet> {
        public final int size()                 { return size; }
        public final void clear()               { HashMap.this.clear(); }
        
        //返回迭代器
        public final Iterator> iterator() {
            return new EntryIterator();
        }
        
        public final boolean contains(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry,?> e = (Map.Entry,?>) o;
            Object key = e.getKey();
            Node candidate = getNode(hash(key), key);
            return candidate != null && candidate.equals(e);
        }
        
        //移除节点
        public final boolean remove(Object o) {
            if (o instanceof Map.Entry) {
                Map.Entry,?> e = (Map.Entry,?>) o;
                Object key = e.getKey();
                Object value = e.getValue();
                return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
            }
            return false;
        }
        public final Spliterator> spliterator() {
            return new EntrySpliterator(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
        }
        public final void forEach(Consumer super Map.Entry> action) {
            Node[] tab;
            if (action == null)
                throw new NullPointerException();
            if (size > 0 && (tab = table) != null) {
                int mc = modCount;
                for (int i = 0; i  e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                        action.accept(e);
                }
                if (modCount != mc)
                    throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

TreeMap

说明：

TreeMap底层基红黑树来实现，查看“键”或“键值对”时，它们会被排序（次序由Comparable或Comparator决定）。TreeMap的特点在于，所得到的结果是经过排序的。
TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树
特点：key不能为null，value可以，自然排序或比较器排序

红黑树基本介绍：
示意图：
技术分享图片

红黑树需要满足的条件：

每个节点不是红色就是黑色的；
根节点总是黑色的；
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）；

在红-黑树中插入的节点都是红色的，这不是偶然的，因为插入一个红色节点比插入一个黑色节点违背红-黑规则的可能性更小。
原因是：插入黑色节点总会改变黑色高度（违背规则4），但是插入红色节点只有一半的机会会违背规则3。
另外违背规则3比违背规则4要更容易修正

以上红黑树数据结构理解来自：http://blog.csdn.net/eson_15/article/details/51144079

基本数据结构：

static final class Entry implements Map.Entry {
        K key;              //key值
        V value;              //value值
        Entry left;      //左子节点
        Entry right;       //右子节点
        Entry parent;  //父节点
        boolean color = BLACK; //黑色，注意：红黑树很节点必须为黑色

        Entry(K key, V value, Entry parent) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.parent = parent;
        }

        public K getKey() {
            return key;
        }

        public V getValue() {
            return value;
        }

        public V setValue(V value) {
            V oldValue = this.value;
            this.value = value;
            return oldValue;
        }

        public boolean equals(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry,?> e = (Map.Entry,?>)o;

            return valEquals(key,e.getKey()) && valEquals(value,e.getValue());
        }

        public int hashCode() {
            int keyHash = (key==null ? 0 : key.hashCode());
            int valueHash = (value==null ? 0 : value.hashCode());
            return keyHash ^ valueHash;
        }

        public String toString() {
            return key + "=" + value;
        }
    }
    
    
    

    //左旋
    private void rotateLeft(Entry p) {
        if (p != null) {
            Entry r = p.right;
            p.right = r.left;
            if (r.left != null)
                r.left.parent = p;
            r.parent = p.parent;
            if (p.parent == null)
                root = r;
            else if (p.parent.left == p)
                p.parent.left = r;
            else
                p.parent.right = r;
            r.left = p;
            p.parent = r;
        }
    }
    
    //右旋
    private void rotateRight(Entry p) {
        if (p != null) {
            Entry l = p.left;
            p.left = l.right;
            if (l.right != null) l.right.parent = p;
            l.parent = p.parent;
            if (p.parent == null)
                root = l;
            else if (p.parent.right == p)
                p.parent.right = l;
            else p.parent.left = l;
            l.right = p;
            p.parent = l;
        }
    }
    
    //插入变色
    private void fixAfterInsertion(Entry x) {
        x.color = RED;

        while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {
            if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {
                Entry y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));
                if (colorOf(y) == RED) {
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(y, BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    x = parentOf(parentOf(x));
                } else {
                    if (x == rightOf(parentOf(x))) {
                        x = parentOf(x);
                        rotateLeft(x);
                    }
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    rotateRight(parentOf(parentOf(x)));
                }
            } else {
                Entry y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));
                if (colorOf(y) == RED) {
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(y, BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    x = parentOf(parentOf(x));
                } else {
                    if (x == leftOf(parentOf(x))) {
                        x = parentOf(x);
                        rotateRight(x);
                    }
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
                }
            }
        }
        root.color = BLACK;
    }
    
    
    //删除变色
    private void fixAfterDeletion(Entry x) {
        while (x != root && colorOf(x) == BLACK) {
            
            if (x == leftOf(parentOf(x))) {
                Entry sib = rightOf(parentOf(x));

                if (colorOf(sib) == RED) {
                    setColor(sib, BLACK);
                    setColor(parentOf(x), RED);
                    rotateLeft(parentOf(x));
                    sib = rightOf(parentOf(x));
                }

                if (colorOf(leftOf(sib))  == BLACK &&
                    colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
                    setColor(sib, RED);
                    x = parentOf(x);
                } else {
                    if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
                        setColor(leftOf(sib), BLACK);
                        setColor(sib, RED);
                        rotateRight(sib);
                        sib = rightOf(parentOf(x));
                    }
                    setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(rightOf(sib), BLACK);
                    rotateLeft(parentOf(x));
                    x = root;
                }
            } else { // symmetric
                Entry sib = leftOf(parentOf(x));

                if (colorOf(sib) == RED) {
                    setColor(sib, BLACK);
                    setColor(parentOf(x), RED);
                    rotateRight(parentOf(x));
                    sib = leftOf(parentOf(x));
                }

                if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK &&
                    colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
                    setColor(sib, RED);
                    x = parentOf(x);
                } else {
                    if (colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
                        setColor(rightOf(sib), BLACK);
                        setColor(sib, RED);
                        rotateLeft(sib);
                        sib = leftOf(parentOf(x));
                    }
                    setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(leftOf(sib), BLACK);
                    rotateRight(parentOf(x));
                    x = root;
                }
            }
        }

        setColor(x, BLACK);
    }

几个重要的属性:

    //比较器，排序使用
    private final Comparator super K> comparator;

    //根节点
    private transient Entry root;

    //节点数
    private transient int size = 0;

    //修改标记
    private transient int modCount = 0;

构造器：

    //默认构造器
    public TreeMap() {
        comparator = null;
    }

    //带有比较器的构造器
    public TreeMap(Comparator super K> comparator) {
        this.comparator = comparator;
    }

    //使用一个map集合创建一个TreeMap 构造器
    public TreeMap(Map extends K, ? extends V> m) {
        comparator = null; //无比较器
        putAll(m);
    }

    //使用一个SortedMap集合创建一个TreeMap 构造器
    public TreeMap(SortedMap m) {
        comparator = m.comparator();
        try {
            buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
        } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
        } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
        }
    }

put方法：

    //比较排序
    final int compare(Object k1, Object k2) {
        return comparator==null ? ((Comparable super K>)k1).compareTo((K)k2) : comparator.compare((K)k1, (K)k2);
    }


    public V put(K key, V value) {
        Entry t = root; //获取根节点
        if (t == null) {
            compare(key, key); // type (and possibly null) check
            //如果root为空，将第一个put如的key-value节点作为根节点
            root = new Entry(key, value, null); 
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        int cmp;
        Entry parent;
        //获取比较器
        Comparator super K> cpr = comparator;
        if (cpr != null) {
            
            //循环找位置将节点设入去
            do {
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key);
                if (cmp  0) //放右边
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value); //替换
            } while (t != null);
        }
        else {
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
                @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparable super K> k = (Comparable super K>) key;
            do {
                parent = t;
                cmp = k.compareTo(t.key);
                if (cmp  0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        Entry e = new Entry(key, value, parent);
        if (cmp

get方法：

        //获取到指定key的节点
    public V get(Object key) {
        Entry p = getEntry(key);
        return (p==null ? null : p.value);
    }

        //获取到指定key的节点实现
    final Entry getEntry(Object key) {
        
        //有比较器的时候
        if (comparator != null)
            return getEntryUsingComparator(key);
        
        //key为null的时候抛异常
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        
        //
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Comparable super K> k = (Comparable super K>) key; //向上转型
        Entry p = root;
        while (p != null) {
            int cmp = k.compareTo(p.key);
            if (cmp  0)
                p = p.right;  //k等于p.key，即找到该节点
            else
                return p;
        }
        return null;
    }
    
    final Entry getEntryUsingComparator(Object key) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
            K k = (K) key;
        Comparator super K> cpr = comparator;
        if (cpr != null) {
            Entry p = root;
            while (p != null) {
                int cmp = cpr.compare(k, p.key);
                if (cmp  0)
                    p = p.right;
                else
                    return p; //k等于p.key，即找到该节点
            }
        }
        return null;
    }

remove方法：

    //移除指定的节点对象
    public boolean remove(Object o) {
        //当o不是Map.Entry的实例就返回false
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        //将o转为强转成Map.Entry对象
        Map.Entry,?> entry = (Map.Entry,?>) o;
        //获取该对象的值
        Object value = entry.getValue();
        
        //根据该对象的key值从红黑树中获取到对应的红黑树节点
        Entry p = getEntry(entry.getKey());
        
        /*
        对比传进来的这个对象的value，和利用该对象的key在红黑树中获得的节点的value进行对比
        如果相同，证明确实有这个节点，那么就记性删除，否者但会false
        */
        if (p != null && valEquals(p.getValue(), value)) {
            deleteEntry(p);
            return true;
        }
        return false;
    }
    

    //移除指定key的节点对象，并返回移除了的节点的value值
   public V remove(Object key) {
        //根据key在红黑树总查找到对应的节点
        Entry p = getEntry(key);
        if (p == null)
            return null;
        V oldValue = p.value;
        deleteEntry(p); //删除节点
        return oldValue;
    }

    
    //获取红黑树节点中指定key的节点
    final Entry getEntry(Object key) {
        //当有自定义比较器的时候
        if (comparator != null)
            return getEntryUsingComparator(key);
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        @SuppressWarnings("unchecked")
        //将key强转成Comparable实例，这就是为什么TreeMap要么传入比较器，要么实现Comparable的原因
        Comparable super K> k = (Comparable super K>) key;
        //获取红黑树的根节点
        Entry p = root;
        //遍历红黑树来获取当前key的节点
        while (p != null) {
            //从根节点开始查找
            int cmp = k.compareTo(p.key); 
            if (cmp  0)
                p = p.right;
            else
                return p;
        }
        return null;
    }  
    
    
        //删除指定节点实现，注意：是要删除的节点
    private void deleteEntry(Entry p) {
        modCount++;
        size--;

        if (p.left != null && p.right != null) {
            Entry s = successor(p); 
            p.key = s.key;
            p.value = s.value;
            p = s;
        } 
        
        // Start fixup at replacement node, if it exists.
        Entry replacement = (p.left != null ? p.left : p.right);

        if (replacement != null) {
            // Link replacement to parent
            replacement.parent = p.parent;
            if (p.parent == null)
                root = replacement;
            else if (p == p.parent.left)
                p.parent.left  = replacement;
            else
                p.parent.right = replacement;

            // Null out links so they are OK to use by fixAfterDeletion.
            p.left = p.right = p.parent = null;

            // Fix replacement
            if (p.color == BLACK)
                fixAfterDeletion(replacement);
        } else if (p.parent == null) { // return if we are the only node.
            root = null;
        } else { //  No children. Use self as phantom replacement and unlink.
            if (p.color == BLACK)
                fixAfterDeletion(p);

            if (p.parent != null) {
                if (p == p.parent.left)
                    //如果当前是左节点，利用父节点来移除自己
                    p.parent.left = null; 
                else if (p == p.parent.right)
                    //如果当前是右节点，利用父节点来移除自己
                    p.parent.right = null;
                    
                //移除父节点 
                p.parent = null;
            }
        }
    }

HashTable

说明：

基于散列（数组+链表）实现，操作方法都被synchronize修饰，所以是线程安全的容器
特点：key不能为null，value不能为null，使用Enumeration遍历

和HashMap的基本对比：
技术分享图片

ConcurrentHashTable

说明：

可以高效地支持并发操作，开源框架Spring的底层数据结构就是使用ConcurrentHashMap实现的；
与同是线程安全的老大哥HashTable相比，它已经更胜一筹，因此它的锁更加细化，而不是像HashTable一样为几乎每个方法都添加了synchronized锁，这样的锁无疑会影响到性能；
JDK8的版本，与JDK6的版本有很大的差异。实现线程安全的思想也已经完全变了，它摒弃了Segment（锁段）的概念，
而是启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法，它沿用了与它同时期的HashMap版本的思想，底层依然由“数组”+链表+红黑树的方式思想，
但是为了做到并发，又增加了很多辅助的类，例如TreeBin，Traverser等对象内部类。

注意：ConcurrentHashMap不允许key或value为null值

Set集合

HashSet

说明：

基于HashMap实现(散列)，所以可以得出结论，值不能为重复，但可以为null，重复会被覆盖

TreeSet

说明：

基于TreeMap实现，元素的顺序取决于元素自身的自然顺序或者在构造时提供的比较器
注意：TreeMap的key不能为null，所以TreeSet的元素不能为null

Java集合框架浅析

标签：abstract sse this swa erro check parent 成功 efault

原文地址：https://www.cnblogs.com/tandi19960505/p/9642322.html

上一篇：多线程理论———— threading

下一篇：Learing-Python【3】：Python中的基本运算符

文章来自：搜素材网的编程语言模块，转载请注明文章出处。
文章标题：Java集合框架浅析
文章链接：http://soscw.com/index.php/essay/99812.html

亲，登录后才可以留言！

Java集合框架浅析

集合框架示图

Collection接口和Map接口方法API介绍

常用集合

集合原理详解

List集合

ArrayList

LinkedList

Vector

Map集合

HashMap 基于JDK 1.8

TreeMap

HashTable

ConcurrentHashTable

Set集合

HashSet

TreeSet

评论

热门文章

推荐文章

最新文章

置顶文章

Java集合框架浅析

集合框架示图

Collection接口和Map接口 方法API介绍

常用集合

集合原理详解

List集合

ArrayList

LinkedList

Vector

Map集合

HashMap 基于JDK 1.8

TreeMap

HashTable

ConcurrentHashTable

Set集合

HashSet

TreeSet

评论

热门文章

推荐文章

最新文章

置顶文章

Collection接口和Map接口方法API介绍