关于JAVA集合你了解多少？

1、集合框架的由来

在编程设计中，数据结构（算法）担任着不可或缺的角色，在JAVA语言中，JAVA的设计者将数据结构进行了封装，这个封装的整体就叫做集合框架，在进行JAVA应用程序开发时，可以根据需要创建相应的对象，而不必再去设计数据结构和具体的算法实现，这样就大大提高了编程效率。

2、集合框架的结构(jdk1.8)

JAVA集合框架主要由两个接口派生而出，分别是Collection接口进入Map接口，这是集合框架的两个根接口，其中Collection接口的实现类直接保存对象，而Map接口的实现类是用键值对(key-value)的形式保存数据的，可以根据key值获取相应的value值。下面来看他们具体的结构吧。

2.1、Collection框架结构

上图展示了Collection体系里的集合，其中紫色的代表的是接口，淡蓝色的代表的是具体的实现类。根据上图可以知道，Collection接口下面有三个子接口，分别是List、Queue、Set。三个子接口下面就是他们具体的一些实现类了。实际中国常用的类有ArrayList、HashSet、TreeSet等等。至于这些类的源码分析后期会具体分析。

现在先来看一下List接口和Set接口的区别：

再来看一下三个接口下面常用的ArrayList、LinkedList、HashSet三个子类的一些简单的区别吧。

那么最后一个问题，上述集合实现类中有哪些是线程安全的呢？

• 在上述Collection接口结构图中，线程安全的只有Vector和Stack，其余的都是线程不安全的。
• 线程安全的List有Collections.synchronizedList；
• 在jdk的java.util.concurrent包下的所有集合类都是线程安全的。比如CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、SynchronousQueue等。

2.2、Map框架结构

Map接口的实现类是用键值对(key-value)的形式保存数据的，可以根据key值获取相应的value值，值得注意的是Map接口的所有实现类中的key是不可重复的。下面来看看Map接口的具体结构吧。

如上图所示，Map接口下面有很多的实现类，下面简单的介绍一下主要的几个实现类的底层数据结构、是否线程安全等一些特点:

除了上面已知的HashTable是线程安全的，你还知道那些线程安全的Map类呢？

• 应该很容易猜到了，jdk下面的java.util.concurrent包下的所有Map类都是线程安全的，比如经常说ConcurrentHashMap。juc包是jdk的线程并发包。有兴趣的同学可以去研究一下。

3、集合的遍历

集合的遍历有两种方式：分别是for循环和、foreach循环和Iterator接口遍历。下面分析一下它们三个遍历速度的快慢及其底层原理。

3.1、for循环原理

for循环遍历是基于元素的位置，按位置进行读取，通俗的来讲就是对元素的下标进行直接访问，因此对于顺序存储的数据结构（例如数组），对特定位置的元素查询的平均时间复杂度是O(1)。而对非顺序存储的数据结构（如链表），那么读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n)。

3.2、Iterator循环原理

Iterator接口是所有集合框架的父接口，它每次遍历集合的时候都需要保存当前遍历的位置，然后根据当前位置来向前或者向后移动指针，直至循环完当前所有的元素。因此对于任何集合来说，它的平均时间复杂度为O(n)。

3.3、foreach循环原理

通过Java字节码可以知道，foreach内部实现也是通过Iterator实现的，只时这个Iterator是由Java编译器生成的，因此时间复杂度和Iterator一样。但是因为foreach每次都要做类型转换检查，所以花费的时间比Iterator略长。

总结： for循环、foreach循环和Iterator循环的遍历速度需要根据具体集合的数据结构进行判定，

• 对于顺序存储的集合如ArrayList，那么此时的遍历速度：for > Iterator > foreach。
• 对于非顺序存储的集合如LinkedList，那么此时的遍历速度：Iterator > foreach > for

3.4、demo演示

用for循环和foreach循环遍历List集合， 用Iterator遍历

public class ArrayListTest {
    public static void main(String[] args) {

        //定义List
        ArrayList list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        //for循环遍历
        for (int index = 0; index < list.size(); index++) {
            System.out.println(list.get(index));
        }
        //foreach循环遍历
        list.forEach(s -> System.out.println(s));

        //定义HashMap
        HashMap hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("key1", "value1");
        hashMap.put("key2", "value2");
        //遍历hashMap
        Iterator it = hashMap.entrySet().iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry entry = (Map.Entry) it.next();
            System.out.println("打印Key值" + entry.getKey());
            System.out.println("打印Vaule值" + entry.getValue());
        }
    }
}

4、面试相关

• 说一下你对集合类的认识？
  JAVA的集合类是对数据结构的封装，集合类存储的数据类型是引用数据类型，集合框架的有两个根接口：Collection接口和Map接口，其中Collection接口有List接口、Set接口、Queue接口。Map接口的实现类有HashMap、TreeMap、HashTable等。
• List和Set有什么区别？
  
• 你知道哪些线程安全的集合类？
  Collection下面有Vector和Stack，Map下面有HashTable，EnumTable。另外jdk下面的java.util.concurrent包下的所有集合类都是线程安全的。
• List集合和数组有什么区别？
  1>集合大小不固定；但是数组长度是固定的，一旦创建无法改变;
  2>集合可以存放多种类型(不加泛型时添加的类型是Object)；而数组的存放的类型只能是一种,
  3>ArrayList是基于数组创建的容器类

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