java中各种集合的扩容机制记录总结

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参考:https://www.cnblogs.com/lq147760524/p/6713677.html



JAVA中的部分需要扩容的内容总结如下:


第一部分:HashMap 、HashSet、Hashtable


第二部分:ArrayList、Vector、CopyOnWriteArrayList


第三部分:StringBuffer、StringBuilder

先从以下几个源码方面分析:(JDK1.8)

1、初始容量。2、扩容机制。3、同类型之间对比。



1.1 HashMap:


一、初始容量定义:默认为1 << 4(16)。最大容量为1<< 30

二、扩容加载因子为(0.75),第一个临界点在当HashMap中元素的数量大于table数组长度*加载因子(16*0.75=12),

则按oldThr << 1(原长度*2)扩容。



1.2 HashSet


一、初始容量定义:16。因为构造一个HashSet,其实相当于新建一个HashMap,然后取HashMap的Key。


扩容机制和HashMap一样。




1.3 Hashtable




一、初始容量定义:capacity (11)。


二、扩容加载因子(0.75),当超出默认长度(int)(11*0.75)=8时,扩容为old*2+1。


int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;



小结:HashTable和HashMap区别


第一,继承不同。



public class Hashtable extends Dictionary implements Map



public class HashMap extends AbstractMap implements Map



第二:



Hashtable 中的方法是同步的,而HashMap中的方法在缺省情况下是非同步的。在多线程并发的环境下,可以直接使用



Hashtable,但是要使用HashMap的话就要自己增加同步处理了。



第三,Hashtable中,key和value都不允许出现null值。


在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。当get()方法返回null值时,



即可以表示 HashMap中没有该键,也可以表示该键所对应的值为null。因此,在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中



是否存在某个键, 而应该用containsKey()方法来判断。


第四,两个遍历方式的内部实现上不同。


Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因,Hashtable还使用了Enumeration的方式 。


第五,哈希值的使用不同,HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计算hash值。


第六,


Hashtable和HashMap它们两个内部实现方式的数组的初始大小和扩容的方式。HashTable中hash数组默认大小是11,增加的方


式是 old*2+1。HashMap中hash数组的默认大小是16, 增加的方式是 old*2。





2.1 ArrayList




一、初始容量定义:10。


二、扩容:oldCapacity + (oldCapacity >> 1),即原集合长度的1.5倍。


int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;





2.2 CopyOnWriteArrayList:




CopyOnWriteArrayList在做修改操作时,每次都是重新创建一个新的数组,在新数组上操作,最终再将新数组替换掉原数组。因此,在做修改操作时,仍可以做读取操作,读取直接操作的原数组。读和写操作的对象都不同,因此读操作和写操作互不干扰。只有写与写之间需要进行同步等待。另外,原数组被声明为volatile,这就保证了,一旦数组发生变化,则结果对其它线程(读线程和其它写线程)是可见的。


CopyOnWriteArrayList并不像ArrayList一样指定默认的初始容量。它也没有自动扩容的机制,而是添加几个元素,长度就相应的增长多少。CopyOnWriteArrayList适用于读多写少,既然是写的情况少,则不需要频繁扩容。并且修改操作每次在生成新的数组时就指定了新的容量,也就相当于扩容了,所以不需要额外的机制来实现扩容。



小结:



1,ArrayList与Vector初始容量都为10。



2,扩容机制不同,当超出当前长度时ArrayList扩展为原来的1.5倍,而若不考虑扩容因子Vector扩展为原来的2倍。






3, ArrayList为非线程安全的,处理效率上较Vector快,若同时考虑线程安全和效率,可以使用 CopyOnWriteArrayList。






3.1 StringBuffer





一、初始容量定义:16。


二、扩容:因为StringBuffer extends AbstractStringBuilder,所以实际上是用的是AbstractStringBuilder

的扩容方法,当用append(str)添加字符串时,假设字符串中已有字符长度为count的字符串,初始长度value=16,若要添加的

字符串长度(count+str.length())<=(value*2+2)则按value*2+2长度扩容,并且value=value*2+2,若(count+str.length())>(value*2+2),则按count+str.length()长度扩容,并且value=count+str.length()。下次超出时再按以上方法与value*2+2比较扩容。

private int newCapacity(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int newCapacity = (value.length << 1) + 2;
if (newCapacity - minCapacity < 0) {
newCapacity = minCapacity;








3.2 StringBuilder






public final class StringBuilder
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence
public StringBuilder() {
super(16);
}
private int newCapacity(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int newCapacity = (value.length << 1) + 2;
if (newCapacity - minCapacity < 0) {
newCapacity = minCapacity;


小结:



1.StringBuilder是jdk1.5引进的,而StringBuffer在1.0就有了;



2.StringBuilder和StringBuffer都是可变的字符串。能够通过append或者insert等方法改动串的内容;



3.StringBuffer是线程安全的而StringBuilder不是,因而在多线程的环境下优先使用StringBuffer,而其它情况下推荐使用



StringBuilder,由于它更快。



4.StringBuilder和StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类,AbStractStringBuilder主要实现了扩容、append、



insert方法。StrngBuilder和StringBuffer的相关方法都直接调用的父类。



5.StringBuilder和StringBuffer的初始容量都是16,程序猿尽量手动设置初始值。以避免多次扩容所带来的性能问题;



6.StringBuilder和StringBuffer的扩容机制是这种:首先试着将当前数组容量扩充为原数组容量的2倍加上2,假设这个新容



量仍然小于预定的最小值(minimumCapacity),那么就将新容量定为(minimumCapacity),最后推断是否溢出,若溢出,



则将容量定为整型的最大值0x7fffffff。



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