* [概览](#概览)

* [1. List](#1-list)

* [2. Set](#2-set)

* [3. Queue](#3-queue)

* [4. Map](#4-map)

* [5. Java 1.0/1.1 容器](#5-java-1011-容器)

* [容器中的设计模式](#容器中的设计模式)

* [1. 迭代器模式](#1-迭代器模式)

* [2. 适配器模式](#2-适配器模式)

* [散列](#散列)

* [源码分析](#源码分析)

* [1. ArraList](#1-arralist)

* [2. Vector 与 Stack](#2-vector-与-stack)

* [3. LinkedList](#3-linkedlist)

* [4. TreeMap](#4-treemap)

* [5. HashMap](#5-hashmap)

* [6. LinkedHashMap](#6-linkedhashmap)

* [7. ConcurrentHashMap](#7-concurrenthashmap)

* [参考资料](#参考资料)

容器主要包括 Collection 和 Map 两种，Collection 又包含了 List、Set 以及 Queue。

- ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问；

- LinkedList：基于双向循环链表实现，只能顺序访问，但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此，LinkedList 还可以用作栈、队列和双端队列。

- HashSet：基于 Hash 实现，支持快速查找，但是失去有序性；

- TreeSet：基于红黑树实现，保持有序，但是查找效率不如 HashSet；

- LinkedListHashSet：具有 HashSet 的查找效率，且内部使用链表维护元素的插入顺序，因此具有有序性。

只有两个实现：LinkedList 和 PriorityQueue，其中 LinkedList 支持双向队列，PriorityQueue 是基于堆结构实现。

- HashMap：基于 Hash 实现

- LinkedHashMap：使用链表来维护元素的顺序，顺序为插入顺序或者最近最少使用（LRU）顺序

- TreeMap：基于红黑树实现

- ConcurrentHashMap：线程安全 Map，不涉及类似于 HashTable 的同步加锁

对于旧的容器，我们决不应该使用它们，只需要对它们进行了解。

- Vector：和 ArrayList 类似，但它是线程安全的

- HashTable：和 HashMap 类似，但它是线程安全的

从概览图可以看到，每个集合类都有一个 Iterator 对象，可以通过这个迭代器对象来遍历集合中的元素。

[Java 中的迭代器模式 ](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/notes/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F.md#92-java-%E5%86%85%E7%BD%AE%E7%9A%84%E8%BF%AD%E4%BB%A3%E5%99%A8)

java.util.Arrays#asList() 可以把数组类型转换为 List 类型。

List list = Arrays.asList(1, 2, 3);

int[] arr = {1, 2, 3};

list = Arrays.asList(arr);

使用 hasCode() 来返回散列值，使用的是对象的地址。

而 equals() 是用来判断两个对象是否相等的，相等的两个对象散列值一定要相同，但是散列值相同的两个对象不一定相等。

相等必须满足以下五个性质：

1. 自反性

2. 对称性

3. 传递性

4. 一致性（多次调用 x.equals(y)，结果不变）

5. 对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(nul) 结果都为 false

建议先阅读 [ 算法 - 查找 ](https://github.com/CyC2018/InterviewNotes/blob/master/notes/%E7%AE%97%E6%B3%95.md#%E7%AC%AC%E4%B8%89%E7%AB%A0-%E6%9F%A5%E6%89%BE) 部分，对集合类源码的理解有很大帮助。

源码下载：[OpenJDK 1.7](http://download.java.net/openjdk/jdk7)

[ArraList.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/ArrayList.java)

实现了 RandomAccess 接口，因此支持随机访问，这是理所当然的，因为 ArrayList 是基于数组实现的。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

```

基于数组实现，保存元素的数组使用 transient 修饰，这是因为该数组不一定所有位置都占满元素，因此也就没必要全部都进行序列化。需要重写 writeObject() 和 readObject()。

```java

private transient Object[] elementData;

```

数组的默认大小为 10

```java

public ArrayList(int initialCapacity) {

super();

if (initialCapacity < 0)

throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);

this.elementData = new Object[initialCapacity];

}

public ArrayList() {

this(10);

}

删除元素时调用 System.arraycopy() 对元素进行复制，因此删除操作成本很高，最好在创建时就指定大概的容量大小，减少复制操作的执行次数。

public E remove(int index) {

rangeCheck(index);

modCount++;

E oldValue = elementData(index);

int numMoved = size - index - 1;

if (numMoved > 0)

System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);

elementData[--size] = null; // Let gc do its work

return oldValue;

}

添加元素时使用 ensureCapacity() 方法来保证容量足够，如果不够时，需要进行扩容，使得新容量为旧容量的 1.5 倍。

modCount 用来记录 ArrayList 发生变化的次数，因为每次在进行 add() 和 addAll() 时都需要调用 ensureCapacity()，因此直接在 ensureCapacity() 中对 modCount 进行修改。

public void ensureCapacity(int minCapacity) {

if (minCapacity > 0)

ensureCapacityInternal(minCapacity);

}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

modCount++;

// overflow-conscious code

if (minCapacity - elementData.length > 0)

grow(minCapacity);

}

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

private void grow(int minCapacity) {

// overflow-conscious code

int oldCapacity = elementData.length;

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

if (newCapacity - minCapacity < 0)

newCapacity = minCapacity;

if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

// minCapacity is usually close to size, so this is a win:

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {

if (minCapacity < 0) // overflow

throw new OutOfMemoryError();

return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?

Integer.MAX_VALUE :

MAX_ARRAY_SIZE;

}

在进行序列化或者迭代等操作时，需要比较操作前后 modCount 是否改变，如果改变了需要抛出 ConcurrentModificationException。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)

throws java.io.IOException{

// Write out element count, and any hidden stuff

int expectedModCount = modCount;

s.defaultWriteObject();

// Write out array length

s.writeInt(elementData.length);

// Write out all elements in the proper order.

for (int i=0; i<size; i++)

s.writeObject(elementData[i]);

if (modCount != expectedModCount) {

throw new ConcurrentModificationException();

}

}

**和 Vector 的区别**

1. Vector 和 ArrayList 几乎是完全相同的，唯一的区别在于 Vector 是同步的，因此开销就比 ArrayList 要大，访问要慢。最好使用 ArrayList 而不是 Vector，因为同步完全可以由程序员自己来控制；

2. Vector 每次扩容请求其大小的 2 倍空间，而 ArrayList 是 1.5 倍。

为了使用线程安全的 ArrayList，可以使用 Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); 返回一个线程安全的 ArrayList，也可以使用 concurrent 并发包下的 CopyOnWriteArrayList 类；

**和 LinkedList 的区别**

1. ArrayList 基于动态数组实现，LinkedList 基于双向循环链表实现；

2. ArrayList 支持随机访问，LinkedList 不支持；

3. LinkedList 在任意位置添加删除元素更快。

[Vector.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/Vector.java)

[LinkedList.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/LinkedList.java)

[TreeMap.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/TreeMap.java)

[HashMap.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/HashMap.java)

使用拉链法来解决冲突。

默认容量 capacity 为 16，需要注意的是容量必须保证为 2 的次方。容量就是 Entry[] table 数组的长度，size 是数组的实际使用量。

threshold 规定了一个 size 的临界值，size 必须小于 threshold，如果大于等于，就必须进行扩容操作。

threshold = capacity * load_factor，其中 load_factor 为 table 数组能够使用的比例，load_factor 过大会导致聚簇的出现，从而影响查询和插入的效率，详见算法笔记。

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

transient Entry[] table;

transient int size;

int threshold;

final float loadFactor;

transient int modCount;

从下面的添加元素代码中可以看出，当需要扩容时，令 capacity 为原来的两倍。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);

if (size++ >= threshold)

resize(2 * table.length);

}

Entry 用来表示一个键值对元素，其中的 next 指针在序列化时会使用。

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

final K key;

V value;

Entry<K,V> next;

final int hash;

}

get() 操作需要分成两种情况，key 为 null 和 不为 null，从中可以看出 HashMap 允许插入 null 作为键。

public V get(Object key) {

if (key == null)

return getForNullKey();

int hash = hash(key.hashCode());

for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {

Object k;

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

return e.value;

}

return null;

}

put() 操作也需要根据 key 是否为 null 做不同的处理，需要注意的是如果本来没有 key 为 null 的键值对，新插入一个 key 为 null 的键值对时默认是放在数组的 0 位置，这是因为 null 不能计算 hash 值，也就无法知道应该放在哪个链表上。

public V put(K key, V value) {

if (key == null)

return putForNullKey(value);

int hash = hash(key.hashCode());

int i = indexFor(hash, table.length);

for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

Object k;

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

V oldValue = e.value;

e.value = value;

e.recordAccess(this);

return oldValue;

}

}

modCount++;

addEntry(hash, key, value, i);

return null;

}

private V putForNullKey(V value) {

for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

if (e.key == null) {

V oldValue = e.value;

e.value = value;

e.recordAccess(this);

return oldValue;

}

}

modCount++;

addEntry(0, null, value, 0);

return null;

}

[LinkedHashMap.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/HashMap.java)

[ConcurrentHashMap.java](https://github.com/CyC2018/JDK-Source-Code/tree/master/src/HashMap.java)

[ 探索 ConcurrentHashMap 高并发性的实现机制 ](https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/java-lo-concurrenthashmap/)

- Java 编程思想