Java集合是一组用于存储和操作数据的类和接口的集合。它们是Java编程中非常重要的一部分,用于管理和组织数据,提供了各种数据结构和算法,以满足不同类型的数据存储和检索需求。以下是我对Java集合的理解:
数据存储和组织:Java集合用于存储和组织数据,可以存储不同类型的数据,包括基本数据类型和对象。它们提供了各种数据结构,如列表(List)、集合(Set)、映射(Map)等,以满足不同的数据组织需求。
动态大小:Java集合通常具有动态大小,可以根据需要自动扩展或缩小。这使得它们非常灵活,可以适应不同数量的数据。
类型安全:Java集合是类型安全的,这意味着它们可以在编译时检查数据类型,从而减少运行时错误。
高性能:Java集合类经过优化,提供了高性能的数据访问和操作方法,以确保在大规模数据集上的效率。
迭代和遍历:Java集合提供了方便的迭代和遍历机制,可以轻松地访问集合中的元素。
多线程支持:Java集合包括线程安全的实现,例如ConcurrentHashMap,以支持多线程环境中的并发访问。
丰富的功能:Java集合提供了丰富的功能,包括排序、查找、过滤、映射等操作,以满足各种数据处理需求。
常见集合类:Java中一些常见的集合类包括ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。每个集合类都有其独特的特点和适用场景。
泛型支持:Java集合框架使用泛型来增强类型安全性,允许您在编译时指定集合中存储的元素类型。
了解需求:首先,明确你的需求。了解你需要存储的数据类型、数据量、访问模式(读多写少、读写均衡、多线程访问等)以及对数据的操作需求(搜索、排序、迭代等)是选择集合的关键。
有序性需求:
如果你需要维护元素的揺序,可以选择List。
如果元素的顺序无关紧要,可以选择Set或Map。
元素唯一性需求:
如果需要确保元素的唯一性,选择Set。
如果需要建立键到值的映射关系,选择Map。
数据量和性能:
对于小数据量和不需要高性能的场景,通常选择任何一种集合都可以。
对于大数据集,需要根据性能需求选择合适的数据结构,例如使用HashSet而不是ArrayList来避免重复数据的存储。
如果需要高性能的并发访问,可以考虑使用Concurrent集合(如ConcurrentHashMap)。
操作需求:
如果需要频繁地进行插入和删除操作,考虑使用LinkedList或LinkedHashSet,因为它们在这些操作上更高效。
如果需要快速的随机访问元素,使用ArrayList或HashMap。
线程安全性:
如果在多线程环境下访问集合,确保选择线程安全的集合类或考虑在操作上加锁以避免竞态条件。
内存占用:
考虑集合的内存占用,选择合适的数据结构以最小化内存使用。
对比不同集合实现:
Java提供了多种集合实现,例如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。仔细对比它们的性能和特性,选择最适合你需求的实现类。
使用泛型:尽量使用泛型来指定集合中存储的元素类型,以增强类型安全性。
考虑第三方库:有时候,第三方库中可能有更适合特定需求的集合实现,可以考虑使用这些库。
底层数据结构:HashSet使用哈希表作为底层数据结构,而TreeSet使用红黑树作为底层数据结构。
元素的排序方式:HashSet中的元素是无序的,而TreeSet中的元素是有序的,且默认按照元素的自然顺序排序。如果需要按照其他方式排序,则需要在创建TreeSet时指定一个Comparator对象。
元素的唯一性:HashSet中的元素是唯一的,不允许重复,而TreeSet中的元素也是唯一的,但是它是通过比较器或元素的自然顺序来判断元素是否相同的。
性能:HashSet的插入、删除和查找操作的时间复杂度都是O(1),而TreeSet的这些操作的时间复杂度都是O(log n)。
因此,如果需要快速的插入、删除和查找操作,并且不需要元素有序,则可以选择HashSet。如果需要元素有序,或者需要按照其他方式进行排序,则可以选择TreeSet。
迭代器是一种用于遍历集合元素的对象,它提供了一种统一的方式来访问集合中的元素,而不需要了解集合的内部结构。
使用Collections.unmodifiableXXX方法(如unmodifiableList、unmodifiableSet)可以创建不可变集合。
ArrayList 是一个数组结构的存储容器,默认情况下,设置数组长度是 10. 当然我们也可以在构建 ArrayList 对象的时候自己指定初始长度。 随着在程序里面不断的往 ArrayList 中添加数据,当添加的数据达到 10 个的时候, ArrayList 就没有多余容量可以存储后续的数据。 这个时候 ArrayList 会自动触发扩容。 扩容的具体流程很简单:
扩容时机:扩容,当添加元素时,如果元素个数+1> 当前数组长度 【size + 1 > elementData.length】时
内存占用:如果 CopyOnWriteArrayList经常要增删改集合中的数据,执行add(),set(),remove()方法,每次都需要复制一个新数组,比较耗费内存;
数据一致性:CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性,不能保证数据的实时一致性,因为增删改操作的是新数组,读取操作的是原数组。
内存开销:
CopyOnWriteArrayList 的核心特性是在写操作时复制整个底层数组,这意味着写操作会创建一个新的数组副本。这会导致大量的内存开销,尤其在列表很大的情况下。
如果列表频繁被写入,可能会导致大量的内存分配和垃圾回收开销。
写操作延迟:
由于写操作会涉及复制整个底层数组,因此写操作的时间复杂度是O(n),其中n是列表的大小。这意味着写操作可能会相对较慢,特别是在列表很大的情况下。
写操作的延迟可能会对某些实时性要求高的应用程序造成问题。
避免并发修改异常:由于 CopyOnWriteArrayList 的写操作会复制底层数组,因此写操作不会影响正在进行的读操作,也不会导致并发修改异常(ConcurrentModificationException)。
一致性迭代:当你对 CopyOnWriteArrayList 进行迭代时,迭代器访问的是迭代器创建时的快照,而不会受到其他线程的修改影响。这确保了迭代的一致性,即迭代器不会抛出并发修改异常或返回不一致的数据。
简化代码:由于 CopyOnWriteArrayList 具有内置的线程安全性,你无需编写额外的同步代码,这可以简化代码并降低编程难度。
可预测的性能:在写操作时,CopyOnWriteArrayList 会复制整个底层数组,这可能会导致写操作的性能较差。然而,在读多写少的情况下,写操作的开销是可控的,而读操作的性能较高。这使得 CopyOnWriteArrayList 在特定的使用场景中表现良好。
适用于不经常变化的数据集:如果数据集很少发生变化,主要用于读取操作,CopyOnWriteArrayList 可以提供一致的、快速的读取性能。
尽管 CopyOnWriteArrayList 有一些缺点,但它在特定的使用场景中仍然非常有用:
读多写少:
当列表的读操作比写操作频繁得多时,CopyOnWriteArrayList 可以提供高效的线程安全性,因为读操作不会受到写操作的阻塞。
数据不经常变化:
当列表的数据集不经常变化,而且主要用于读取操作时,CopyOnWriteArrayList 可以提供一致的快速读取性能。
不要求实时性:
如果应用程序对写入操作的实时性要求不高,可以容忍写操作的延迟,那么 CopyOnWriteArrayList 可能是一个合适的选择。
避免显式的同步:
如果你希望避免使用显式的同步机制(如锁),而又需要线程安全的列表,CopyOnWriteArrayList 可以提供一种简单的替代方案。
需要注意的是,不是所有的场景都适合使用 CopyOnWriteArrayList。如果列表的写操作频繁且对实时性要求高,或者列表的大小非常大,可能需要考虑其他线程安全的数据结构,例如 ConcurrentHashMap 或自定义的锁机制。因此,在选择数据结构时,应根据具体的需求和性能要求来权衡使用 CopyOnWriteArrayList 的利弊。
1.当对象加入HashSet时,HashSet会先计算对象的hashCode值来判断对象将要添加的位置,如果该位置没有其他元素,则代表不重复;
2.如果该位置存在其他元素,会比较该位置链表内的其他元素的hashCode值,如果没有相同的hashCode,代表不重复;
3.如果发现有相同的hashCode,接下来会调用equals()方法来检查这两个元素是否相同,如果equals()比较的结果是true,代表重复,否则代表不重复。
参考:HashMap、HashTable、CurrentHashMap对比
使用Arrays.asList(T… a)方法可以将数组转换为List。
使用contains(Object obj)方法可以检查集合中是否包含指定的元素。
线程安全的集合有Vector、HashTable、Stack、ArrayBlockingQueue、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等。