集合底层结构.docx

【HashMap 底层原理】 HashMap 是 Java 中常用的集合类，用于存储键值对。它的核心原理是基于数组和链表（或红黑树）的数据结构，这种设计巧妙地结合了数组和链表的优势，实现了高效的查找、插入和删除操作。 HashMap 内部使用了一个名为 `Node` 的静态内部类来表示每个键值对节点，每个节点包含键、值以及指向下一个节点的引用。在存储元素时，首先计算键的哈希码（hashCode），然后通过哈希码与数组长度取模来确定元素应存储在数组的哪个位置。如果该位置为空，直接放入；如果有其他元素，通过 `equals` 方法比较键是否相同，若相同则覆盖，否则添加到链表中。当链表长度达到 8 时，链表会转换为红黑树以提高查找效率。 哈希码是由 `Object` 类的 `hashCode()` 方法生成的，它与对象的内存地址和内容有关。两个对象如果相等（根据 `equals` 方法），其哈希码必须相同。哈希码用于定位元素，而 `equals` 方法则用于判断键是否相等。HashMap 的扩容策略是当元素数量超过数组容量的一定比例（加载因子，默认为 0.75）时，会创建一个新的数组，将所有元素重新计算哈希码并分配到新数组中。因此，合理设置初始容量可以减少扩容次数，提高性能。 【ArrayList, LinkedList 和 Vector 的对比】 ArrayList 和 LinkedList 都实现了 List 接口，它们之间的主要区别在于底层实现和操作效率： 1. ArrayList 底层是一个可变大小的数组，插入和删除操作在数组末尾相对高效，但在中间或开头插入和删除则需要移动大量元素，效率较低。 2. LinkedList 底层是双向链表，适合频繁的插入和删除操作，尤其是在列表的开头和中间，但查找元素的效率相比 ArrayList 较低，因为需要遍历链表。 3. Vector 与 ArrayList 类似，也是基于数组实现，但它是线程安全的，所有方法都进行了同步，这会导致性能下降。与 ArrayList 相比，Vector 在多线程环境下更安全，但在单线程环境中，ArrayList 的性能通常更好。 综上，选择使用哪种集合类取决于具体的应用场景。如果对线程安全有要求且数据操作频繁，可以选择 Vector；如果对查找速度有较高需求，ArrayList 通常是更好的选择；而如果插入和删除操作更频繁，LinkedList 更合适。在实际开发中，了解这些集合类的特性并合理选择，可以显著提升程序的性能。