java之Map

前言

本文主要内容:

    1、HashMap简介

    2、ConcurrentHashMap简介

    3、treeMap简介


1、HashMap(数组+单向链表+红黑树)

      类图:

     通过类图我们看到HashMap继承了AbstractMap和实现了Serializable(序列化),Cloneable(),Map

     HashMap里面是一个数组。每一个元素是一个单向链表,每一个Key所处的位置都是通过Key的hashCode(Entry)值进行决定,HashMap中允许存在Key为null,Value为null的数据存在,但是最多允许一条记录的key为null。

     HashMap是非线程安全的,即可以允许多线程访问修改。HashMap结构图:

     从结构图上看,HashMap是存储在一整块磁盘中(数组),当Key的hashCode(Entry)产生冲突时,则当前Key会通过单向链表来存储对应的值。

     查找:Key先进行hashCode(Entry),找到对应的Entry的位置,然后进行Key值比较,如果是则拿出Value值,如果不是则通过链表找到下一个Entry,然后再进行Key比较,直到拿到对应数据。

     HashMap默认的初始化长度为16,每一次扩容是2的幂,由于每一次的扩容,HashMap需要将数据拷贝至新的存储区域,因此当插入数据超过HashMap定义的大小时,HashMap的速度就会很慢,因此,在初始化时最好能够预估HashMap的大小。

     HashMap会在什么时候会进行扩容呢?HashMap中定义一个阈值(threshold),当HashMap的长度超过阈值时则进行扩容。阈值的计算是通过负载因子(loadFactor)与当前数组容量(capacity)决定,即:threshold = loadFactor * capacity,其中负载因子(loadFactor)默认为0.75。

     由于HashMap查找对应值是需要找到Entry,然后顺着链表进行查找。因此时间复杂度取决于链表长度,时间复杂度O(n),因此,java8后引入了红黑树,当链表长度超过8以后,链表就转为红黑树进行查询。时间复杂度(O(logN))。

2、ConcurrentHashMap

      类图:

      从类图上看跟HashMap差不多

      支持并发操作,由一个个Segment组成,而Segment又可以称为:分段锁,槽

      ConcurentHashMap是线程安全的,通过继承ReentrantLock来进行加锁,每次需要加锁锁住的是一个segment,保证每个segment的线程安全,也就实现了全局的线程安全。结构图:

     从结构图中可以看出,ConcurentHashMap默认的并行度(concurrencyLevel)默认为16,也就是说有16个Segments,理论上说最多同时支持16个线程并发写,并行度一旦初始化后就不可以在扩容了。

3、TreeMap

      实现SortedMap接口,把保存的记录根据键排序,默认按键值升序排列。在使用TreeMap时,key必须实现Comparable接口或构造TreeMap传入自定义Comparator,否则运行时抛出ClassCastException

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