我所理解的JDK集合类（一）：基本介绍

在平常开发中，集合类是常常使用的工具，是JDK根据基础的java代码经过java语言来进行的一些封装。Java Collection由两套并行的接口组成，一套是Collection接口，一套是Map接口。Collection接口的子接口及实现类有List、Set、Stack、Queue等。

　　List接口的特色是有序可重复。实现类一般使用的是ArrayList和LinkedList。

　　Set接口的特色是不可重复。实现类一般使用的是HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。

　　Stack类的特色是后进先出，内部经过继承Vector来实现。

　　Queue接口的特色是先进先出，是中间件开发经常使用的类。

　　Map接口的特色是存储键值对，键不可重复。实现类一般使用的是HashMap、LinkedHashMap和TreeMap。

　　ArrayList底层由数组实现，数组的默认初始大小size为10，扩容系数为0.5。在构造函数中能够指定size。ArrayList特色是能够根据数组索引快速定位到元素。 扩容的源码：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  //  >>位移运算符，快速计算 /2的大小。
...  // 省略其余
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // Arrays.copyOf()底层是native的数组复制，快速。

　　LinkedList底层由双向链表实现，特色是增长元素时能够快速添加。删除元素时，定位元素比较慢，定位到以后能够快速删除。

　　ArrayList和LinkedList是线程不安全的，推荐在方法内使用。Vector是线程安全版的ArrayList。

　　Set系列的实现是经过组合对应的Map实现类来实现的，Set存储的元素做为Map的key，value = new Object()；

　　HashMap底层由hash表+链表+数组实现的。JDK1.8以后HashMap的底层增长了红黑树结构。数组的默认初始大小size为16，扩容系数factor为2。在构造函数中能够指定size和factor。HashMap的特色是查询快速，是典型的以空间换时间的作法。缺点是扩容时很耗时。

　　LinkedHashMap是经过继承HashMap，重写entry内部类中增长双向链表来实现的。经过双向链表来表示元素的存取顺序。

　　TreeMap的底层是经过红黑树来实现的。

　　HashMap、LinkedHashMap和TreeMap是线程不安全的，推荐在方法内使用。HashTable是线程安全版的HashMap，可是不支持null做为key。

接下来简单介绍一下HashMap的原理。
　　put(k,v)时，先根据hashCode和equels判断是否已经存在相同的key，若是存在则返回旧的value并保存新的value。存储key时，先根据k.hashCode()获得hash值，再经过HahsMap本身实现的hash()等到更加均匀散列的hash值（JDK1.8去掉了此步骤），经过hash值对数组的长度求余来肯定该key应该存在的位置，其实就是获取hash值对应的数组索引。若是当前位置有值（说明发生了hash碰撞），则经过链表来增长该元素。最后再判断是否须要进行扩容resize()。

　　get(k)时，根据k.hashCode()计算获得数组索引，再遍历链表判断hashCode和equels肯定已存储的key来返回对应的value，若是没有则返回null。

　　根据hash值求余计算数组的索引，源码中采用的是位移运算 hash & (table.length -1)，这也就是初始数组的大小会是2的n次方以及扩容系数是2的缘由。而在构造中保证数组大小是不小于传参的最小的2的n次方实现，也是经过位移运算(>>)来实现的。经过位移运算来保证运算速度，设计精巧。

HashMap的扩容resize()。
　　每一次put(k,v)元素以后，都须要进行判断是否进行扩容。当当前存储的元素的个数 size > table.length * factor 的时候，就须要进行扩容。扩容很耗时，须要创建新的数组，而后遍历就数组的每个元素并从新计算对应的数组索引并复制存储。因此使用HashMap的优雅方式是在构造参数中指定数组的大小（提早预估），即便是默认的16。这是优化HashMap的一个方法。HashMap在并发扩容的时候可能会发生死循环。

　　JDK1.8的HashMap中引入了红黑树结构，在put(k,v)的时候，当链表的节点数≥8，则自动转化为红黑树结构存储，目的是减小在极端状况下hash冲突致使都存储在同一个链表上时查询过慢的状况。由于链表查找的时间复杂度为O(n),而红黑树则是O(logn)。

　　HashMap容许存储key为null的状况。内部实现是经过将null做为特殊的key判断，存储在数组的第一个元素中。

ConcurrentModificationException
　　List、Set在进行foreach遍历的时候，是不容许经过list.remove(e)等操做来增删元素的，不然回报ConcurrentModificationException。foreach是经过iterator的.hasNext()和.next()来实现的。List有个modCount的属性来记录当前list被操做的次数，在add(e)、remove(e)、clear()等操做的时候都会触发modCount++。Iterator内部有expectedModCount属性，在构造Iterator的时候会expectedModCount = modCount。当使用iterator.remove()的时候，会调用list.remove(e)以及强制expectedModCount = modCount。每次iterator.next()的时候都会判断expectedModCount和modCount是否相等。若是不相等则表示被不正确的修改过，而后 throw new ConcurrentModificationException() 。若是要在遍历期间修改元素，请使用iterator.remove()或者listIterator.add(e)。