作者丨大道方圆
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最近在整理数据结构方面的知识, 系统化看了下Java中常用数据结构, 突发奇想用动画来绘制数据流转过程。
主要基于jdk8, 可能会有些特性与jdk7之前不相同, 例如LinkedList LinkedHashMap中的双向列表不再是回环的。
HashMap中的单链表是尾插, 而不是头插入等等, 后文不再赘叙这些差异, 本文目录结构如下：
LinkedList
经典的双链表结构, 适用于乱序插入, 删除. 指定序列操作则性能不如ArrayList, 这也是其数据结构决定的.
add(E) / addLast(E)
add(index, E)
这边有个小的优化, 他会先判断index是靠近队头还是队尾, 来确定从哪个方向遍历链入.
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if
(
index
>
1
)) {
2
Node
x
= first;
3
for
(
int
i =
0
; i index; i++)
4
x
= x.next;
5
return
x
;
6
}
else
{
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Node
x
=
last
;
8
for
(
int
i = size -
1
; i >
index
; i--)
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x
= x.prev;
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return
x
;
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}
靠队尾
get(index)
也是会先判断index, 不过性能依然不好, 这也是为什么不推荐用for(int i = 0; i < lengh; i++)的方式遍历linkedlist, 而是使用iterator的方式遍历.
remove(E)
ArrayList
底层就是一个数组, 因此按序查找快, 乱序插入, 删除因为涉及到后面元素移位所以性能慢.
add(index, E)
扩容
一般默认容量是10, 扩容后, 会length*1.5.
remove(E)
循环遍历数组, 判断E是否equals当前元素, 删除性能不如LinkedList.
Stack
经典的数据结构, 底层也是数组, 继承自Vector, 先进后出FILO, 默认new Stack()容量为10, 超出自动扩容.
push(E)
pop()
后缀表达式
Stack的一个典型应用就是计算表达式如 9 + (3 - 1) * 3 + 10 / 2, 计算机将中缀表达式转为后缀表达式, 再对后缀表达式进行计算。推荐阅读：
中缀转后缀
计算后缀表达
队列
与Stack的区别在于, Stack的删除与添加都在队尾进行, 而Queue删除在队头, 添加在队尾.
ArrayBlockingQueue
生产消费者中常用的阻塞有界队列, FIFO.
put(E)
put(E) 队列满了
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final ReentrantLock
lock
=
this
.
lock
;
2
lock
.lockInterruptibly();
3
try
{
4
while
(count == items.length)
5
notFull.
await
();
6
enqueue(e);
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}
finally
{
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lock
.unlock();
9
}
take()
当元素被取出后, 并没有对数组后面的元素位移, 而是更新takeIndex来指向下一个元素.
takeIndex是一个环形的增长, 当移动到队列尾部时, 会指向0, 再次循环.
1
private
E dequeue() {
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4
final
Object[] items =
this
.items;
5
@SuppressWarnings(
"unchecked"
)
6
E x = (E) items[takeIndex];
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items[takeIndex] =
null
;
8
if
(++takeIndex == items.length)
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takeIndex =
0
;
10
count--;
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if
(itrs !=
null
)
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itrs.elementDequeued();
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notFull.signal();
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return
x;
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}
HashMap
最常用的哈希表, 面试的童鞋必备知识了, 内部通过数组 + 单链表的方式实现. jdk8中引入了红黑树对长度 > 8的链表进行优化, 我们另外篇幅再讲。
put(K, V)
put(K, V) 相同hash值
resize 动态扩容
当map中元素超出设定的阈值后, 会进行resize (length * 2)操作, 扩容过程中对元素一通操作, 并放置到新的位置。
具体操作如下:
在jdk7中对所有元素直接rehash, 并放到新的位置.
在jdk8中判断元素原hash值新增的bit位是0还是1, 0则索引不变, 1则索引变成"原索引 + oldTable.length".
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Node
loHead =
null
, loTail =
null
;
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5
Node
hiHead =
null
, hiTail =
null
;
6
Node
next;
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do
{
9
