JAVA的那些数据结构实现总结,实现,扩容说明

    xiaoxiao2026-06-21  3

    能沉淀下来的东西,往往都很基础,整理了下JAVA中遇到的数据结构

     

     

    目录大纲:

     

     

     

     

     

    到目前接触到的

    有几个说明:

     

    可扩容数组

    ArrayList 扩容数组的实现, 满了后扩容,扩容在1.5倍,通过copy过来,无扩容因子

    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

     

     

    可扩容的数组链表

    数组链表的扩容实现:

    以HashMap为例子, 当链表深度过长,或生产个新的数组链表进行copy

    注意:

    扩容过程中容易出现死链,下面是死链的个演示:

    扩容前 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 空]   5     10

    第一个线程扩容后,数组链表如下

    [ 1 ] [ 10 ] [3] [] [] [] []           2

    第二个线程又把从头把2指向10,然后2和10形成了个死循环

     

    扩容代码

    //对HashMap死链理解的注解 . 2017.02.17 by 何锦彬 JDK,1.7.51 void transfer(Entry[] newTable, boolean rehash) { //获取新table的容量 int newCapacity = newTable.length; //迭代以前的数组 for (Entry<K,V> e : table) { //如果数组上有元素 while(null != e) { // 赋值next Entry<K,V> next = e.next; //获取e在新的table里的位置 if (rehash) { e.hash = null == e.key ? 0 : hash(e.key); } int i = indexFor(e.hash, newCapacity); //把e指向当前的新数组里的第一个元素,这里会并发了,如果在这断点等待下个线程过来,就会死循环,尝试下 e.next = newTable[i]; //替代新数组的位置 newTable[i] = e; e = next; } } }

     

     

     

     

     

    stack栈的实现 ,基于数组继承自Vector(故线程安全):

    获取peek():get(len-1)

    出栈 pop(): 从数组最大坐标开始取出,peek(len-1) , 然后remove

    入栈 push(o) : add(o)

     

     

     

    阻塞队列

    阻塞队列的实现:

    基于数组和单向链表

    获取:peek(),

    实现:重入锁保证线程安全,peek(),从顶部获取

     

    阻塞入队:put(o),

    实现: 重入锁保证线程安全,通过Condition阻塞,无超时,支持Interrupt

     

    带超时阻塞入队: offer(o,timeout, tmeUnit), 

    实现: 重入锁保证线程安全,通过Condition阻塞,condition方法,awaitNanos(纳秒),支持Interrupt

     

    其它注意点:

    当前数组的大小: AtomicInteger计算,用CAS保证同步,记得ReentrantLock必须是全局变量,局部的话,每次锁的对象是this.

     

     

     

    红黑树:

    红黑树的实现,TreeMap举例,加入自己的注释的理解:

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 //对treeMap的红黑树理解注解. 2017.02.16 by 何锦彬  JDK,1.7.51<br>  <br>/** From CLR */      private  void  fixAfterInsertion(Entry<K, V> x) {                                   //新加入红黑树的默认节点就是红色          x.color = RED;          /**           * 1. 如为根节点直接跳出           */          while  (x !=  null  && x != root && x.parent.color == RED) {                            if  (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {                                     //如果X的父节点(P)是其父节点的父节点(G)的左节点                  //即 下面这种情况                  /**                   *                         G                   *               P(RED)              U                   */                               //获取其叔(U)节点                  Entry<K, V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));                  if  (colorOf(y) == RED) {                      // 这种情况,对应下面 图:情况一                      /**                       *                         G                       *               P(RED)              U(RED)                       *          X                       */                      //如果叔节点是红色的(父节点有判断是红色). 即是双红色,比较好办,通过改变颜色就行. 把P和U都设置成黑色然后,X加到P节点。 G节点当作新加入节点继续迭代                      setColor(parentOf(x), BLACK);                      setColor(y, BLACK);                      setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);                      x = parentOf(parentOf(x));                  }  else  {                      //处理红父,黑叔的情况                      if  (x == rightOf(parentOf(x))) {                          // 这种情况,对应下面 图:情况二                          /**                           *                           G                           *            P(RED)                        U(BLACK)                           *                     X                           */                          //如果X是右边节点                          x = parentOf(x);                          // 进行左旋                          rotateLeft(x);                      }                      //左旋后,是这种情况了,对应下面 图:情况三                      /**                       *                           G                       *            P(RED)                        U(BLACK)                       *      X                       */                                             // 到这,X只能是左节点了,而且P是红色,U是黑色的情况                      //把P改成黑色,G改成红色,以G为节点进行右旋                      setColor(parentOf(x), BLACK);                      setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);                      rotateRight(parentOf(parentOf(x)));                  }              }  else  {                  //父节点在右边的                  /**                   *                         G                   *                 U               P(RED)                   */                               //获取U                  Entry<K, V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));                                     if  (colorOf(y) == RED) {                      //红父红叔的情况                      /**                       *                          G                       *             U(RED)               P(RED)                       */                         setColor(parentOf(x), BLACK);                      setColor(y, BLACK);                      setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);                      //把G当作新插入的节点继续进行迭代                      x = parentOf(parentOf(x));                  }  else  {                      //红父黑叔,并且是右父的情况                      /**                       *                          G                       *             U(RED)               P(RED)                       */                         if  (x == leftOf(parentOf(x))) {                      //如果插入的X是左节点                       /**                          *                            G                          *            U(BLACK)                        P(RED)                          *                                       X                                       */                          x = parentOf(x);                          //以P为节点进行右旋                          rotateRight(x);                      }                      //右旋后                      /**                       *                            G                       *            U(BLACK)                        P(RED)                       *                                                        X                       */                      setColor(parentOf(x), BLACK);                      setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);                      //以G为节点进行左旋                      rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));                  }              }          }          //红黑树的根节点始终是黑色          root.color = BLACK;      }

      

    其实就是一颗2-3-4树变种,红黑树详情可以看我上一篇

     

    而且JDK8的hashMap链表后,链表的深度超过8也是转换成红黑树的存储,个人是认为转换成红黑树后,hashMap的扩容条件是有问题了,应该加入是否有红黑树的判断

     

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