大家好，我是你們的小米小編，在這里我將為大家?guī)?lái)一場(chǎng)關(guān)于Java集合的底層實(shí)現(xiàn)的深度解析。作為面試題，對(duì)于HashMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap、ArrayList、LinkedList這五個(gè)常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們一起來(lái)揭開(kāi)它們神秘的面紗，一起探索它們是如何在底層實(shí)現(xiàn)的吧！

HashMap

HashMap是Java中最常用的一種哈希表實(shí)現(xiàn)。它基于鍵（Key）-值（Value）對(duì)的存儲(chǔ)方式，通過(guò)哈希算法來(lái)保證元素的快速查找。

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組+鏈表+紅黑樹(shù)（JDK 8及以上版本）

• 數(shù)組： HashMap的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)Entry數(shù)組，每個(gè)Entry對(duì)象包含一個(gè)鍵值對(duì)，以及用于解決哈希沖突的鏈表或紅黑樹(shù)的指針。數(shù)組的初始大小是16（JDK 8及以上版本），每次擴(kuò)容都是當(dāng)前大小的2倍。

• 鏈表： 當(dāng)發(fā)生哈希沖突時(shí)，即不同的鍵計(jì)算出相同的哈希值，新的Entry會(huì)被插入到數(shù)組對(duì)應(yīng)位置的鏈表中。

• 紅黑樹(shù)： JDK 8及以上版本，在哈希沖突的鏈表長(zhǎng)度超過(guò)一定閾值（默認(rèn)為8），鏈表會(huì)轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù)，以提高搜索效率。

LinkedHashMap

LinkedHashMap繼承自HashMap，除了具有HashMap的特性外，還能保持元素的插入順序。

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：HashMap + 雙向鏈表

• HashMap： LinkedHashMap內(nèi)部依然使用HashMap來(lái)存儲(chǔ)鍵值對(duì)，維護(hù)著快速的查找能力。

• 雙向鏈表： 在HashMap的基礎(chǔ)上，LinkedHashMap引入了一個(gè)雙向鏈表來(lái)維護(hù)元素的插入順序。每次插入新元素時(shí)，除了在HashMap中添加Entry，還會(huì)在雙向鏈表的尾部插入新的節(jié)點(diǎn)。

LinkedHashMap保持了鍵值對(duì)的添加順序，所以在遍歷時(shí)，輸出的順序與添加順序相同。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是為了在多線程環(huán)境下提供高效的并發(fā)性能而設(shè)計(jì)的集合類。

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組+鏈表+紅黑樹(shù)（JDK 8及以上版本）

• 數(shù)組： 與HashMap類似，ConcurrentHashMap的底層也是一個(gè)Entry數(shù)組，每個(gè)Entry存儲(chǔ)一個(gè)鍵值對(duì)。

• 鏈表與紅黑樹(shù)： 處理哈希沖突的方式與HashMap相同，通過(guò)鏈表或紅黑樹(shù)來(lái)解決沖突，提高查詢效率。

• 分段鎖： ConcurrentHashMap引入了“分段鎖”機(jī)制，將整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劃分成多個(gè)小的Segment，每個(gè)Segment獨(dú)立地控制一部分?jǐn)?shù)據(jù)。這樣，在多線程環(huán)境下，不同線程可以同時(shí)訪問(wèn)不同的Segment，從而提高了并發(fā)性能。

ArrayList

ArrayList是基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，它提供了快速的隨機(jī)訪問(wèn)能力。

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)組

• 數(shù)組： ArrayList的底層是一個(gè)Object類型的數(shù)組，默認(rèn)初始容量為10。每次擴(kuò)容時(shí)，當(dāng)前容量會(huì)增加50%。

• 動(dòng)態(tài)擴(kuò)容： 當(dāng)元素?cái)?shù)量超過(guò)當(dāng)前數(shù)組容量時(shí)，ArrayList會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作，創(chuàng)建一個(gè)更大的數(shù)組，并將原有數(shù)據(jù)復(fù)制到新數(shù)組中。

LinkedList

LinkedList是基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的，它提供了快速的插入和刪除能力。

底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表

• 雙向鏈表： LinkedList的底層是一個(gè)雙向鏈表，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含元素值、前向指針和后向指針。

• 插入和刪除： 由于雙向鏈表的特性，插入和刪除操作非常高效，只需要調(diào)整節(jié)點(diǎn)的指針即可。

總結(jié)

通過(guò)本次深入解析，我們了解到了HashMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap、ArrayList、LinkedList的底層實(shí)現(xiàn)原理。

• HashMap和LinkedHashMap都使用數(shù)組+鏈表（或紅黑樹(shù)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中LinkedHashMap又額外引入了雙向鏈表來(lái)保持插入順序。

• ConcurrentHashMap在保留HashMap特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)分段鎖的機(jī)制提高了并發(fā)性能。

• ArrayList是基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，提供了快速的隨機(jī)訪問(wèn)能力。

• LinkedList是基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，提供了快速的插入和刪除能力。

END

希望本篇文章能對(duì)大家理解這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的底層實(shí)現(xiàn)有所幫助。如果有任何疑問(wèn)或者更多想了解的話題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言，我們下期再見(jiàn)！加油，一起探索更多有趣的技術(shù)知識(shí)！

如有疑問(wèn)或者更多的技術(shù)分享，歡迎關(guān)注我的微信公眾號(hào)“知其然亦知其所以然”！