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2024年1月17日发(作者：shell脚本学习指南pdf)
java集合类底层实现原理
Java集合类是Java中常用的一种数据结构，它可以容纳同类数据的对象，并对这些对象进行增、删、改、查等操作。Java提供了丰富的集合类，包括List、Set、Map等。它们底层的实现原理各不相同，但都有着自己的优势和适用范围，开发者可以根据实际需要进行选择。
一、List
List是Java中最常用的一种集合类，它是一个有序集合，可以容纳重复元素。List底层的实现原理有两种，一种是数组实现，另一种是链表实现。
1. 数组实现
在数组实现中，List集合底层使用的是数组的方式存储数据，使用了动态扩容技术，可以随数据量的增加而扩大数组的大小，并且支持快速随机访问。
当我们向数组中添加元素时，List会首先检查数组是否已满，如果已满，则会重新创建一个更大的数组，将原数组中的数据复制到新数组中，并将新的元素添加到新的数组中。在新增元素时，需要保持元素在原数组中的顺序，因此需要对数组中的元素进行移动和复制操作。
优点：
数组实现的List集合支持快速随机访问，因为数组是连续的内存空间，所以可以通过数组下标直接访问，性能比较高。
需要动态扩容，在添加元素时可能会引起数组重构，比较耗时。
当数组中存在大量空元素时，会占用过多的内存空间。
2. 链表实现
在链表实现中，List集合底层使用的是链表的方式存储数据，添加和删除元素的效率比数组实现高，但是在访问元素时需要遍历整个链表。
当我们向链表中添加元素时，List会创建一个新的Node对象，并将新的对象添加到链表的末尾。
链表实现的List集合添加和删除元素的效率比较高，因为只需要改变链表中的指针指向即可。
当需要对集合进行频繁的增删操作时，链表实现的List集合更加适合。
在访问元素时需要遍历整个链表，效率比较低。
二、Set
1. 基于HashMap实现
在基于HashMap实现的Set集合中，Set底层使用一个HashMap来存储元素，Set中的元素作为HashMap中的key，所有的value都是一个固定的Object对象（称为PRESENT）。
在向Set中添加元素时，先将元素作为key存入HashMap中，如果key已经存在则不做任何操作，如果不存在则将key存入HashMap，并将对应的value设置为PRESENT。
基于HashMap实现的Set集合中元素的添加、查询和删除都比较快。
三、Map
在基于数组实现的Map集合中，Map底层使用一个数组来存储元素，数组中每个元素都是一个Entry对象，Entry对象中包含一个key和一个value。
当我们向Map中添加元素时，Map会计算出key在数组中的下标，并将Entry对象存放在相应的位置上。如果数组中已存在具有相同key的元素，则会用新的value替换掉原来的value。
当数组中的元素个数到达一定阈值时，Map会进行扩容，重新创建一个更大的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。
基于数组实现的Map集合执行查找操作的速度比较快，因为可以通过数组下标直接访问。
需要动态扩容，并且扩容会导致元素复制的开销。
基于链表实现的Map集合插入元素的速度比较快。
当链表中的元素个数较小时，查询操作的效率比较高。
四、总结
Java集合类的底层实现原理各不相同，每种实现方式都有自己的优势和劣势。开发者在选择集合类时，应该根据实际场景进行选择，以提高程序的性能和效率。
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