java中的數據結構總結


Java的類庫實在是很多,以至於很多人都不太了解,結果總是自己造輪子。

下面匯總了Java中的一些數據結構,加上一些實現的分析,同時備忘。

至於時間復雜度,個人覺得寫出來的用處不大。如果明白它是怎么實現的,那自然就知道它的時間復雜度。

如果不理解它的實現,把時間復雜度背得再熟也沒用。

 

接口:

Collection<E>

子接口:

BlockingDeque<E>, BlockingQueue<E>, Deque<E>, List<E>, NavigableSet<E>, Queue<E>, Set<E>, SortedSet<E> 

實現類:

ArrayBlockingQueue, ArrayDeque, ArrayList,  ConcurrentLinkedQueue, ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet, DelayQueue, EnumSet, HashSet, LinkedBlockingDeque, LinkedBlockingQueue, LinkedHashSet, LinkedList, PriorityBlockingQueue, PriorityQueue, Stack, SynchronousQueue, TreeSet, Vector 

 

List<E>

實現類:

ArrayList, CopyOnWriteArrayList, LinkedList,Stack, Vector 

 

Queue<E>

子接口:

BlockingDeque<E>, BlockingQueue<E>, Deque<E> 

實現類:

ArrayBlockingQueue, ArrayDeque, ConcurrentLinkedQueue, DelayQueue, LinkedBlockingDeque, LinkedBlockingQueue, LinkedList, PriorityBlockingQueue, PriorityQueue, SynchronousQueue 

 

Set<E>

子接口:

NavigableSet<E>, SortedSet<E> 

實現類:

ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArraySet, EnumSet, HashSet, LinkedHashSet, TreeSet 

 

Map<K,V>

子接口:

ConcurrentMap<K,V>, ConcurrentNavigableMap<K,V>,  SortedMap<K,V> 

實現類:

ConcurrentHashMap, ConcurrentSkipListMap, EnumMap, HashMap, Hashtable, IdentityHashMap, LinkedHashMap, TreeMap, WeakHashMap 

 

 

並發與線程安全等

通常含有Concurrent,CopyOnWrite,Blocking的是線程安全的,但是這些線程安全通常是有條件的,所以在使用前一定要仔細閱讀文檔。

 

 

具體實現:

List<E>系列:

ArrayList<E>,如其名,但是其容量增長計划是newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1,和C++通常的Vector是翻倍的策略不同。

CopyOnWriteArrayList<E>,里面有一個ReentrantLock,每當add時,都鎖住,把所有的元素都復制到一個新的數組上。

只保證歷遍操作是線程安全的,get操作並不保證,也就是說如果先得到size,再調用get(size-1),有可能會失效

那么CopyOnWriteArrayList是如何實現線程安全的迭代操作?

在迭代器中保存原數組。

LinkedList<E>,標准雙向鏈表

Vector<E>,過時,多數方法上加上了synchronized

Stack<E>,繼承自Vector,過時,優先應使用 Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<Integer>();

 

Queue<E>系列:

LinkedList<E>,見List<E>系列

ArrayDeque<E>,內部用一個數組保存元素,有int類型head和tail的。

PriorityQueue<E>,內部用一個數組來保存元素,但數組是以堆的形式來組織的,因此是有序的。

PriorityBlockingQueue<E>,包裝了一個PriorityQueue<E>,一個ReentrantLock,一個Condition,TODO

ArrayBlockingQueue<E>,TODO

ConcurrentLinkedQueue<E>,TODO

DelayQueue<E>,TODO

LinkedBlockingDeque<E>,TODO

LinkedBlockingQueue<E>,TODO

SynchronousQueue<E>,TODO

 

Deque<E>(雙端隊列)系列:

ArrayDeque<E>,見Queue系列

LinkedList<E>,見List系列

LinkedBlockingDeque<E>,TODO

 

 

Set系列:

HashSet,包裝了一個HashMap:

    public HashSet() {

        map = new HashMap<E,Object>();

    }

TreeSet,包裝了一個TreeMap,參考HashSet

LinkedHashSet,包裝了LinkedHashMap,參考HashSet

EnumSet,TODO

CopyOnWriteArraySet,簡單包裝了CopyOnWriteArrayList,注意這個Set的get的時間復雜度。

ConcurrentSkipListSet,包裝了一個ConcurrentSkipListMap,參考HashSet。

 

 

Map系列:

HashMap<K,V>,標准鏈地址法實現

TreeMap<K,V>,紅黑二叉樹

LinkedHashMap<K,V>,在Entry中增加before和after指針把HashMap中的元素串聯起來,這樣在迭代時,就可以按插入順序歷遍。

EnumMap,TODO

ConcurrentHashMap,參考之前的文章

ConcurrentSkipListMap,TODO,log(n)的時間復雜度,有點像多級鏈表保存的,貌似有點像Redis中的SortedSet的實現

Hashtable,過時

IdentityHashMap,正常的HashMap中比較是用equals方法,這個用的是“==”比較符

WeakHashMap<K,V>,弱引用的HashMap,正常的HashMap是強引用,即里面的value不會被GC回收,在WeakHashMap<K,V>中,V中最好是WeakReference類型的,用像這樣的代碼:m.put(key, new WeakReference(value))。

 

 

其它的一些實用的第三方的數據結構:

LRUCache,LongHashMap,Java7中的LinkedTransferQueue,

Apache的包,里面有很多實用的類:

http://commons.apache.org/collections/

Google的包,里面有很多並發的牛B類:

AtomicLongMap,等等

大對象的數據結構:https://github.com/HugeCollections/Collections 

注意事項:

並發容器多數不能使用null值


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