Java中的常用容器的底层实现

关于Java中的常用容器的底层实现
1.首先介绍Collection，包含有List、Set、Queue
----1.1 List
ArrayList
LinkedList
----1.2 Set 常用来去重
HashSet:其允许使用null元素，HashSet的底层是通过哈希表实现的，实际就是HashMap的key的一个集合，所以hashSet不能有从重复的元素；另外hashset.add()添加元素，因为底层是HashMap的key，所有其实实质就是hashmap.put()，于是首先判断key是否存在，key 若存在的话，则修改value值，如不存在则插入；value是一个static final Object对象标识；综上，所有的对HashSet的操作实质都是底层对HashMap的操作；
LinkedHashSet:其有HashSet的特点，因为他是基于链接式的HashMap实现，所有他是有序的，因为具有链表的特点，按元素的插入顺序排序；
TreeSet:其底层是基于树实现的，所以他是有序的，因为是按Comparator来指定树形集中的元素顺序，所以是按字典序的，也就是自然顺序；
----1.3 Queue
2.其次介绍Map,三大实现接口HashMap、LinkedHashMap、TreeMap
----2.1 HashMap
构成：允许使用null值和null键
老版本：数组+链表
1.8版本：数组+链表+红黑树（所谓红黑树，既是二叉查找树，但是在每个节点上增加一个存储位表示节点的颜色，可以是Red\Black）
原因：为什么最新版本中要加入红黑树呢？
因为红黑树的查找时间要比链表的查找时间快，特别是链表的长度比较大时，或者超过8时，那么红黑树的查找时间O(logN)明显优于链表查找时间O(N)
所以Hash值决定在数组中存储位置，那么相同Hash值所对应的值是通过链表存储，那么当相同Hash值的元素比较多时，那么这个链表查找时间就比较长了，所以该用红黑树存储。

那么Hash值是如何算的，是有key进行计算而得。

线程不安全性：所以引入了了快速失败机制
从迭代器创建之后，若想修改HashMap的结构必须用迭代器自带的remove方法，否则便抛出ConcurrentModificationException。

Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
HashMap工作原理：
HashMap是基于 Hashing原理，put(k,v)存放键值对，他的存储过程，首先调用键的hasCode方法，计算出键的哈希码，然后对应找到 bucket位置来对应存储Entry对象，那么当获取对象时如何获取的呢，首先声明当两个对象的hashCode相同，不能代表两个对象相同，因为两个对象的hashCode相同，所以他们的bucket位置相同，于是会发生碰撞，这个时候就体现出 HashMap链表数据结构的好处，将碰撞的Entry对象存储在链
表中，那么获取的时候怎么获取呢，首先找到bucket位置，然后调用keys.value()找到在链表中的具体位置。

多线程竞争：
改变HashMap的大小：
----2.2 LinkedhashMap
结构：他是继承自HashMap，所以允许使用null值和null键
但是他与父类不同的是，父类：数组+单链表，而自身数组+双向链表
顺序性：按链表的插入顺序，所以是有序的，之所以有序的，是因为他的key是按链表排序的
线程不安全性：
----2.3 TreeMap
结构：其底层是通过红黑树结构实现的，键值可以使用Comparable或Comparator接口来排序，即自然顺序，字典顺序。

也就是说TreeMap是按键值来排序的。

线程同步性：线程非同步的
总结：注意更新图不需要图中元素的顺序，就使用HashMap;
保持插入顺序则使用LinkedhashMap;
保持键值、字典顺序，因为是树结构顺序则用TreeMap;
3.其他集合
3.1.Vector
前面我们已经提到，Java设计者们在对之前的容器类进行重新设计时保留了一些数据结构，其中就有Vector。

用法上，Vector与ArrayList基本一致，不同之处在于Vector使用了关键字synchronized将访问和修改向量的方法都变成同步的了，所以对于不需要同步的应用程序来说，类ArrayList比类Vector更高效。

3.2.Stack
Stack，栈类，是Java2之前引入的，继承自类Vector。

3.3.HashTable
需要特别注意两点：是线程安全的，也就是同步的；HashTable中key和value都不能为null；其继承自Dictionary的。

implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
注意：其是通过Synchronized关键字进行实现线程安全的；
上面的三个集合类都是在Java2之前推出的容器类，可以看到，尽管在使用中效率比较低，但是它们都是线程安全的。

下面介绍两个特殊的集合类。

3.4.ConcurrentHashMap
概念：Concurrent，并发，从名字就可以看出来ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版。

同HashMap相比，ConcurrentHashMap不仅保证了访问的线程安全性，而且在效率上与HashTable相比，也有较大的提高。

ConcurrentHashMap采取技术：
锁分段技术，因为Hashtable 是加锁了，但是多个线程竞争同意把锁，这样效率低下，那么若换成这个容器里面有多把锁，这样每一个锁只锁一部分数据，这样当多线程访问容器里不同段数据时，如此就不会存在多线程竞争。

3.5.CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList，是一个线程安全的List接口的实现，它使用了ReentrantLock锁来保证在并发情况下提供高性能的并发读取。

注意：HashMap的工作原理
HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。

当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，然后找到bucket位置来储存值对象。

当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。

HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在链表的下一个节点中。

HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么？它们会储存在同一个bucket位置的链表中。

键对象的equals()方法用来找到键值对。

<-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------> Java中常用的的并发容器框架的底层实现和使用场景
1.ConcurrentHashMap
其底层是一个线程安全的HashMap
2.ConcurrentLinkedQueue
非阻塞实现
3.阻塞队列（Java1.7中提供7种阻塞队列）
---3.0阻塞队列处理插入和删除的四种处理方式
抛出异常：插入元素：add、删除元素：remove、检查元素：element
Add:当队列满时，添加元素失败，于是抛出IllegalStateException异常
Remove:当队列空时，删除元素失败，于是抛出NoSuchElementException异常返回特殊值：插入元素：offer、删除元素：poll、检查元素：peek
Offer:当队列满时，添加元素是否成功？，会返回boolean值
Poll:当该对列为null时，
一直阻塞：
超时退出：
----3.1
----3.2
4.Fork/Join框架。