Java集合详解（全）

Java的集合主要有List , Set, Map

List , Set继承至Collection接口，Map为独立接口

List下有ArrayList，LinkedList，Vector

Set下有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet
Map下有HashMap，LinkedHashMap， TreeMap，Hashtable

 

总结:
Connection接口:

1.List 有序,可重复

ArrayList:
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程不安全，效率高

LinkedList:
优点: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
缺点: 线程不安全，效率高

Vector:
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程安全，效率低

2.Set 无序,唯一

（1）HashSet：
底层数据结构是哈希表。(无序,唯一)
如何来保证元素唯一性?
1.依赖两个方法：hashCode()和equals()

 HashSet底层数据结构采用哈希表实现，元素无序且唯一，线程不安全，效率高，可以存储null元素，元素的唯一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode()和equals()方法来保证的，如果没有重写这两个方法，则无法保证元素的唯一性。 

具体实现唯一性的比较过程:

1.存储元素时首先会使用hash()算法函数生成一个int类型hashCode散列值，然后已经的所存储的元素的hashCode值比较，如果hashCode不相等，肯定是不同的对象。
2.hashCode值相同，再比较equals方法。
3.equals相同，对象相同。（则无需储存）

（2）LinkedHashSet：
底层数据结构是链表和哈希表。(FIFO插入有序,唯一)
1.由链表保证元素有序
2.由哈希表保证元素唯一

LinkedHashSet底层数据结构采用链表和哈希表共同实现，链表保证了元素的顺序与存储顺序一致，哈希表保证了元素的唯一性。线程不安全，效率高。 

（3）TreeSet：
底层数据结构是红黑树。(唯一，有序)
1. 如何保证元素排序的呢?
自然排序
比较器排序
2.如何保证元素唯一性的呢?
根据比较的返回值是否是0来决定

TreeSet底层数据结构采用红黑树来实现，元素唯一且已经排好序；唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法，二叉树结构保证了元素的有序性。根据构造方法不同，分为自然排序（无参构造）和比较器排序（有参构造），自然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素通过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不需要存储；比较器排需要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；

红黑树：

在学习红黑树之前，咱们需要先来理解下二叉查找树（BST）。

二叉查找树

要想了解二叉查找树，我们首先看下二叉查找树有哪些特性呢？

1， 左子树上所有的节点的值均小于或等于他的根节点的值

2， 右子数上所有的节点的值均大于或等于他的根节点的值

3， 左右子树也一定分别为二叉排序树

我们来看下图的这棵树，他就是典型的二叉查找树

红黑树

红黑树就是一种平衡的二叉查找树，说他平衡的意思是他不会变成“瘸子”，左腿特别长或者右腿特别长。除了符合二叉查找树的特性之外，还具体下列的特性：

1. 节点是红色或者黑色

2. 根节点是黑色

3. 每个叶子的节点都是黑色的空节点（NULL）

4. 每个红色节点的两个子节点都是黑色的。

5. 从任意节点到其每个叶子的所有路径都包含相同的黑色节点。

看下图就是一个典型的红黑树：

红黑树详情：http://www.360doc.com/content/18/0904/19/25944647_783893127.shtml

TreeSet的两种排序方式比较

1.基本数据类型默认按升序排序

2.自定义排序

（1）自然排序：重写Comparable接口中的Compareto方法

（2）比较器排序：重写Comparator接口中的Compare方法

compare(T o1,T o2)      比较用来排序的两个参数。

o1：代表当前添加的数据
o2：代表集合中已经存在的数据
0： 表示 o1 == o2
-1(逆序输出)： o1 < o2 
1(正序输出): o1 > o2 

1：o1 - o2（升序排列）
-1：o2 - o1 (降序排列)

例子1：

import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        /**
         * 自定义规则的TreeSet
         * 客户端排序：自己写一个比较器，转给TreeSet
         *
         * 比较规则
         * 当TreeSet集合添加数据的时候就会触发比较器的compare()方法
         */
        Comparator<Integer> comp = new Comparator<Integer>() {
            /**
             * o1 当前添加的数据
             * o2 集合中已经存在的数据
             * 0： 表示 o1 == o2
             * -1 ： o1 < o2
             * 1 : o1 > o2
             */
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                System.out.println(o1+"--"+o2);
                return o2 -o1; //输出53 33 10，降序排序
              //  return  0;  //只输出一个元素：33
              //   return -1; //输出53 10 33，倒序输出
              //  return 1;  //输出33 10 55
            }
        };

        Set<Integer> s2 = new TreeSet<>(comp);
        s2.add(33);
        s2.add(10);
        s2.add(55);

        System.out.println(s2); //输入53 33 10，降序排序

    }
}

例2：

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

/**
 * 使用TreeSet和Comparator（使用匿名类），写Test.java
 * 要求：对TreeSet中的元素
 *     1，2，3，4，5，6，7，8，9，10进行排列，
 * 排序逻辑为奇数在前偶数在后，
 * 奇数按照升序排列，偶数按照降序排列
 * 输出结果：1 3 5 7 9 10 8 6 4 2
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> s = new TreeSet<>(new Comparator<Integer>() {
            //重写compare方法
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                System.out.println("o1="+o1+" o2="+o2);
                if(o2%2==0){
                    if (o1%2==0){
                            return o2 -o1;
                    }else{
                        return -1;
                    }
                }else {
                    if (o1%2==0){
                        return 1;
                    }else{
                        return o1 -o2;
                    }
                }


            }
        });

        s.add(2);
        s.add(6);
        s.add(4);
        s.add(1);
        s.add(3);
        s.add(5);
        s.add(8);
        s.add(10);
        s.add(9);
        s.add(7);

        Iterator iterator = s.iterator();

        while(iterator.hasNext()){
            System.out.print(iterator.next()+" ");
        }

    }
}

输出结果：

3.Map接口:

Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。

Map接口有四个比较重要的实现类，分别是HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和HashTable。

TreeMap是有序的，HashMap和HashTable是无序的。

Hashtable的方法是同步的，HashMap的方法不是同步的。这是两者最主要的区别。

HashMap

Map 主要用于存储键(key)值(value)对，根据键得到值，因此键不允许重复,但允许值重复。
HashMap 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。
HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;
HashMap不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap。
HashMap基于哈希表结构实现的 ，当一个对象被当作键时，必须重写hasCode和equals方法。

LinkedHashMap

LinkedHashMap继承自HashMap，它主要是用链表实现来扩展HashMap类，HashMap中条目是没有顺序的，但是在LinkedHashMap中元素既可以按照它们插入图的顺序排序，也可以按它们最后一次被访问的顺序排序。

TreeMap

TreeMap基于红黑树数据结构的实现，键值可以使用Comparable或Comparator接口来排序。TreeMap继承自AbstractMap，同时实现了接口NavigableMap，而接口NavigableMap则继承自SortedMap。SortedMap是Map的子接口，使用它可以确保图中的条目是排好序的。

在实际使用中，如果更新图时不需要保持图中元素的顺序，就使用HashMap，如果需要保持图中元素的插入顺序或者访问顺序，就使用LinkedHashMap，如果需要使图按照键值排序，就使用TreeMap。

Hashtable

Hashtable和前面介绍的HashMap很类似，它也是一个散列表，存储的内容是键值对映射，不同之处在于，Hashtable是继承自Dictionary的，Hashtable中的函数都是同步的，这意味着它也是线程安全的，另外，Hashtable中key和value都不可以为null。

适用场景分析:HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet，在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。 

怎么选择：

遍历map实例

import java.util.HashMap;  
import java.util.Iterator;  
import java.util.Map;  
  
public class Test {     
    
    public static void main(String[] args) {     
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();     
        map.put("first", "linlin");     
        map.put("second", "好好学java");     
        map.put("third", "sihai");    
        map.put("first", "sihai2");   
    
    
        // 第一种：通过Map.keySet遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.keySet遍历key和value:===================");     
        for (String key : map.keySet()) {     
            System.out.println("key= " + key + "  and  value= " + map.get(key));     
        }     
             
        // 第二种：通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:===================");     
        Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();     
        while (it.hasNext()) {     
            Map.Entry<String, String> entry = it.next();     
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + "  and  value= "    
                    + entry.getValue());     
        }     
    
        // 第三种：通过Map.entrySet遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.entrySet遍历key和value:===================");     
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {     
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + "  and  value= "    
                    + entry.getValue());     
        }     
    
        // 第四种：通过Map.values()遍历所有的value，但是不能遍历键key     
        System.out.println("===================通过Map.values()遍历所有的value:===================");     
        for (String v : map.values()) {     
            System.out.println("value= " + v);     
        }     
    }     
    
}    

重点问题重点分析:

（一）说说List,Set,Map三者的区别？

• List(对付顺序的好帮手)： List接口存储一组不唯一（可以有多个元素引用相同的对象），有序的对象
• Set(注重独一无二的性质): 不允许重复的集合。不会有多个元素引用相同的对象。
• Map(用Key来搜索的专家): 使用键值对存储。Map会维护与Key有关联的值。两个Key可以引用相同的对象，但Key不能重复，典型的Key是String类型，但也可以是任何对象。

（二）Arraylist 与 LinkedList 区别?

• 1. 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；

• 2. 底层数据结构： Arraylist 底层使用的是 Object 数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构（JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别，下面有介绍到！）

• 3. 插入和删除是否受元素位置的影响： ① ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e) 方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element) ）时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。 ② LinkedList 采用链表存储，所以插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，都是近似 O（1）而数组为近似 O（n）。

• 4. 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index) 方法)。

• 5. 内存空间占用： ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

　　1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
　　2.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
　　3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
        尽量避免同时遍历和删除集合。因为这会改变集合的大小；

（三）ArrayList 与 Vector 区别呢?为什么要用Arraylist取代Vector呢？

Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。

Arraylist不是同步的，所以在不需要保证线程安全时建议使用Arraylist。

（四）说一说 ArrayList 的扩容机制吧

https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/collection/ArrayList-Grow.md

（五）HashSet与TreeSet与LinkedHashSet对比

 

HashSet不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化，不是同步的，集合元素可以是null,但只能放入一个null
TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet支持两种排序方式，自然排序 和定制排序，其中自然排序为默认的排序方式。向 TreeSet中加入的应该是同一个类的对象。
TreeSet判断两个对象不相等的方式是两个对象通过equals方法返回false，或者通过CompareTo方法比较没有返回0
自然排序
自然排序使用要排序元素的CompareTo（Object obj）方法来比较元素之间大小关系，然后将元素按照升序排列。
定制排序
自然排序是根据集合元素的大小，以升序排列，如果要定制排序，应该使用Comparator接口，实现 int compare(To1,To2)方法
LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但是它同时使用链表维护元素的次序。这样使得元素看起 来像是以插入顺 序保存的，也就是说，当遍历该集合时候，LinkedHashSet将会以元素的添加顺序访问集合的元素。
LinkedHashSet在迭代访问Set中的全部元素时，性能比HashSet好，但是插入时性能稍微逊色于HashSet。

（六）LinkedHashMap和HashMap，TreeMap对比

Hashtable与 HashMap类似,它继承自Dictionary类，不同的是:它不允许记录的键或者值为空;它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。
Hashmap 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。
LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数，按照应用次数排序。在遍历的时候会比HashMap慢，不过有种情况例外，当HashMap容量很大，实际数据较少时，遍历起来可能会比LinkedHashMap慢，因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关，和容量无关，而HashMap的遍历速度和他的容量有关。
TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。
我们用的最多的是HashMap,HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的,在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。
TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。
LinkedHashMap 是HashMap的一个子类，如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列，像连接池中可以应用。

（七）HashMap 和 Hashtable 的区别

1. 线程是否安全： HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的；HashTable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧！）；
2. 效率： 因为线程安全的问题，HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外，HashTable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；
3. 对Null key 和Null value的支持： HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个，可以有一个或多个键所对应的值为 null。。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null，直接抛出 NullPointerException。
4. 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ： ①创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充，容量变为原来的2倍。②创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小（HashMap 中的tableSizeFor()方法保证，下面给出了源代码）。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。
5. 底层数据结构： JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。

（八）HashMap 和 HashSet区别

如果你看过 HashSet 源码的话就应该知道：HashSet 底层就是基于 HashMap 实现的。（HashSet 的源码非常非常少，因为除了 clone() 、writeObject()、readObject()是 HashSet 自己不得不实现之外，其他方法都是直接调用 HashMap 中的方法。

（九）HashSet如何检查重复

当你把对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的hashcode值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashcode值的对象，这时会调用equals（）方法来检查hashcode相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让加入操作成功。（摘自我的Java启蒙书《Head fist java》第二版）

hashCode（）与equals（）的相关规定：

1. 如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的
2. 两个对象相等,对两个equals方法返回true
3. 两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的
4. 综上，equals方法被覆盖过，则hashCode方法也必须被覆盖
5. hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

（十）HashMap的底层实现

JDK1.8之前

JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。

所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法 换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。

HashMap实现原理（比较好的描述）：HashMap以键值对（key-value）的形式来储存元素，但调用put方法时，HashMap会通过hash函数来计算key的hash值，然后通过hash值&(HashMap.length-1)判断当前元素的存储位置，如果当前位置存在元素的话，就要判断当前元素与要存入的key是否相同，如果相同则覆盖，如果不同则通过拉链表来解决。JDk1.8时，当链表长度大于8时，将链表转为红黑树。

JDK 1.8 HashMap 的 hash 方法源码:

JDK 1.8 的 hash方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。

    static final int hash(Object key) {
      int h;
      // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
      // ^ ：按位异或
      // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
      return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  }

对比一下 JDK1.7的 HashMap 的 hash 方法源码.

static int hash(int h) {
    // This function ensures that hashCodes that differ only by
    // constant multiples at each bit position have a bounded
    // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

相比于 JDK1.8 的 hash 方法 ，JDK 1.7 的 hash 方法的性能会稍差一点点，因为毕竟扰动了 4 次。

所谓 “拉链法” 就是：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

JDK1.8之后

相比于之前的版本， JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

TreeMap、TreeSet以及JDK1.8之后的HashMap底层都用到了红黑树。红黑树就是为了解决二叉查找树的缺陷，因为二叉查找树在某些情况下会退化成一个线性结构。

（十一）HashMap 的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀。我们上面也讲到了过了，Hash 值的范围值-2147483648到2147483647，前后加起来大概40亿的映射空间，只要哈希函数映射得比较均匀松散，一般应用是很难出现碰撞的。但问题是一个40亿长度的数组，内存是放不下的。所以这个散列值是不能直接拿来用的。用之前还要先做对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash”。（n代表数组长度）。这也就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

这个算法应该如何设计呢？

我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是，重点来了：“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。” 并且 采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

（十二）HashMap 多线程操作导致死循环问题

主要原因在于 并发下的Rehash 会造成元素之间会形成一个循环链表。不过，jdk 1.8 后解决了这个问题，但是还是不建议在多线程下使用 HashMap,因为多线程下使用 HashMap 还是会存在其他问题比如数据丢失。并发环境下推荐使用 ConcurrentHashMap 。

 Rehash：一般来说，Hash表这个容器当有数据要插入时，都会检查容量有没有超过设定的thredhold，如果超过，需要增大Hash表的尺寸，但是这样一来，整个Hash表里的无素都需要被重算一遍。这叫rehash，这个成本相当的大。

（十三）ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同。

• 底层数据结构： JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现，JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的；
• 实现线程安全的方式（重要）： ① 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap（分段锁） 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念，而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。（JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化） 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全，get/put所有相关操作都是synchronized的，这相当于给整个哈希表加了一把大锁,效率非常低下。当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态，如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈效率越低。

两者的对比图：

HashTable:

JDK1.7的ConcurrentHashMap：

（十四）ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现

JDK1.7（上面有示意图）

首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成。

Segment 实现了 ReentrantLock,所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry 用于存储键值对数据。

static class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
}

一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

 

JDK1.8 （上面有示意图）

ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全。数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。Java 8在链表长度超过一定阈值（8）时将链表（寻址时间复杂度为O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为O(log(N))）

synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。

（十五）comparable 和 Comparator的区别

• comparable接口实际上是出自java.lang包 它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序
• comparator接口实际上是出自 java.util 包它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序

一般我们需要对一个集合使用自定义排序时，我们就要重写compareTo()方法或compare()方法，当我们需要对某一个集合实现两种排序方式，比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话，我们可以重写compareTo()方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序，第二种代表我们只能使用两个参数版的 Collections.sort().