Java、Android数据结构小节

liuzhihai

2019-10-16

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Java 数据结构

List
- List 都有序; 线程不安全; 有长度; 内部持有 modCount 记录修改次数
- ArrayList 默认长度为10、超出长度时进行扩容(0.5倍),最大长度 2 的 31 次方 -8, 超出会OOM; 特点: 查快删改慢
- LinkedList 双向链表, 链表通过内部类 Node 对象实现; 增删快查找慢, 查询做了二分(下标前、后半部分)查询优化
List 承载的实体实现 Comparable、Comparator 接口可以让 List 实现快速排序
Collections.synchronizedList(list); 可以使 List 线程安全
new ArrayList(new String[]) 以及 List.toArray() 可以实现 List、 Array 互转
Arrays.asList() 返回的 List 是 Arrays 的内部类, 它未提供写操作, 所以是只读的
Map
- Map 共有特性
  无序; 线程不安全;
- Hashtable
  - 线程安全 (公开方法都加了 synchronized )
  - 不允许 null key 和 null value
  - 默认容量为 11, 默认负载因子 0.75
    当 size > 容量 * 负载因子时, 容量会扩容到 2N +1
  - 该类已被淘汰(注意不是废弃), 如果不需要线程安全可以使用 HashMap 代替, 如果需要线程安全可以使使用 ConcurrentHashMap
- HashMap
  - 允许一个 null key 和多个 null value(做了额外处理)
  - 默认容量为16, 容量 2的N次方; 默认负载因子为 0.75
    手动设置的容量基本会被忽略, 设置的容量如果大于最大容量, 容量会被重设回最大容量
    当 size > 容量 * 负载因子时, 容量会扩容两倍
  - 更多细节可以查阅 https://yikun.github.io/2015/04/01/Java-HashMap%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%8F%8A%E5%AE%9E%E7%8E%B0/ 以及 https://tech.meituan.com/2016/06/24/java-hashmap.html
- Hashtable 和 HashMap 的对比
  HashMap 抛弃了 Hashtable 线程安全特性并经过一系列特定设定使非线程安全场景的 Map 结构数据存取更加高效
  - HashMap 线程不安全; Hashtable 线程安全;
  - HashMap 默认容量(16) 和扩容容量都是 2的N次方; Hashtable 的默认容量(11) 和扩容容量(2N + 1). 素数的容量设计可以减小 key 的 hash碰撞问题, 但是 2的N次方容量设计可以更高效的获取到 key 在哈希桶的位置(Entry数组位置)
  - HashMap 内部对 key 的 hashCode 做了一套新的 hash 运算规则, 让高位也参与位置计算, 从而减小碰撞概率.
  - HashMap 在发生碰撞后把节点实现改为链表, 在节点链表长度超过 7 后, 把链表改为树以增加查询效率
  - https://www.cnblogs.com/xinzhao/p/5644175.html
- ConcurrentHashMap
  - 线程安全, 多线程优化的 Map 结构实现
  - 不允许 null key 和 null value
  - 其他特性同 HashMap类似
- LinkedHashMap
  - HashMap 的子类, 将结构与操作更改为链表形式, 可以保证有序性
  - accessOrder 默认fasle, 代表基于插入顺序; 修改为 true 后重写 removeEldestEntry 方法用来快速实现 lru 算法
- TreeMap
  - 不允许 null key 但可以 null value
  - 可以对元素进行排序, 无序集合(插入顺序和便利顺序不一致)
Collections.synchronizedMap(map); 可以使线 Map 程安全.
Map 的 key 需要具有不可变性并且重写 equals() 和 hashCode() 方法
HashMap 和 Hashtable 的底层数据结构是一个数组, 结合了顺序表和单向链表的形式，内部的每一个节点都是 Node 对象
Set (这部分没有用心写)
线程不安全, 无序且元素不能重复
底层使用了 map 进行实现（HashMap & LinkedHashMap）,借用 map 的 key 不能重复的特性, 来实现不重复性
HashSet、LinkedHashSet、TreeSet 的区别
- 都无法保证线程安全, 底层都使用 map 实现不重复性（所以特性也在 map 中），Set 都不能使用 get(index) 的方法获取元素, 只能使用 iterator 进行获取. 其中：
  - HashSet 使用 HashMap, 无法保证有序性。
  - LinkedHashSet 使用 LinkedHashMap, 可以保证有序性
  - TreeSet 使用 NavigableMap, 可以使用 Comparator 来控制顺序
Collections.synchronizedSet(set);可以使Set线程安全

Android 数据结构

SparseArray、SparseBooleanArray、SparseIntArray、SparseLongArray
- 内部 key、value 使用数据实现, 使用 int 作为 key, 对于 Boolean、 Int 以及 Long 的额外处理也免除了 value 的装箱行为, 提升性能
- 内部的数组采用了压缩方式表示稀疏数组, 节省内存
- 数据的存取添加了二分查找处理,加快了处理速度
- 添加数据时使用 append 操作性能优异, 不建议直接使用 put
适用场景为 key 可以使用 int 类型并且数据量在千级以内(二分查找的原因)
LongSparseArray
使用 long 作为 key 其他与 SparseArray 无异; 该类在 androidx.collection 包
ArrayMap
- 内部使用数组实现; 数据存取添加了二分查找处理
- 推荐在千级以下数据量情况下使用 ArrayMap 代替 HashMap
ArraySet
同 ArrayMap 是 Android 对 set 的一个实现