面试必备java集合类(话术)

面试必备java集合类(话术)
java集合接口及实现类介绍(必会)

Collection 接口的接口 对象的集合（单列集合）
├——-List 接口：元素按进入先后有序保存，可重复
│—————-├ LinkedList 接口实现类， 链表， 插入删除， 没有同步， 线程不安全
│—————-├ ArrayList 接口实现类， 数组， 随机访问， 没有同步， 线程不安全
│—————-└ Vector 接口实现类 数组， 同步， 线程安全
│ ———————-└ Stack 是Vector类的实现类
└——-Set 接口： 仅接收一次，不可重复，并做内部排序
├—————-└HashSet 使用hash表（数组）存储元素
│————————└ LinkedHashSet 链表维护元素的插入次序
└ —————-TreeSet 底层实现为二叉树，元素排好序
Map 接口 键值对的集合 （双列集合）
├———Hashtable 接口实现类， 同步， 线程安全
├———HashMap 接口实现类 ，没有同步， 线程不安全-
│—————–├ LinkedHashMap 双向链表和哈希表实现
├ ——–TreeMap 红黑树对所有的key进行排序

集合常用工具类：
Collections:
Arrays:
ArrayList源码分析(必会)
概述

ArrayList是一个动态数组，他是基于数组实现的集合类。在它内部有几个重要的属性。
初始化的长度、存储数据数组 及一个size属性， 我们执行的add方法将会把元素存入到该数组中，
数组的初始化长度为10，如果长度不满足要求 会 触发数组的扩容，size属性用来记录数组中元素的个数。

因为arrayList是基于数组的 ， 所以它的查询的速度会非常快。 但指定位置插入数据 或删除指定位置数据，会引起其他数据的变化， 如果需要频繁的 随机插入 随机删除 推荐使用linkedList

但是 ArrayList 不是线程安全的 如果是多线程的环境， 建议使用 Vector 或 CopyOnWriteArrayList
扩容

当调用 add方法时， 会检查 size + 1位是否有效， 如果没有size + 1位 会触发grow扩容方法，
会进行1.5倍扩容。

当ArrayList容量不足以容纳全部元素时，ArrayList会重新设置容量：新的容量=原始容量 + (原始容量 >> 1);
ArrayList删除指定元素 (fail-fast)

Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
String next = iterator.next();
if(“123”.equals(next)){
iterator.remove();
}
}

LinkedList源码分析(必会)

LinkedList 本质上是基于双向链表实现的， 它内部 主要维护了 一个first节点 和 一个last节点（ Node节点分为 数据本身 和 上一个节点的变量 还有下一个节点的变量 ）

它实现了 list 可以作为一个集合来使用
它也实现 Deque 可以作为一个双端队列来使用
linkedList 插入数据 和 删除数据非常快

也不是线程安全的。
HashMap 源码分析（1.7）(必会)
概念

HashMap是基于hash表的map实现类，它可以接收null的键值，是非线程安全的，底层基于数组加链表实现的，
当我们new 一个hashmap的时候，会默认初始化一个长度为16的Entry数组（长度是可以指定），我们使用hashmap存储数据的时候 会根据 key计算出hash值 根据hash值及数组的长度能够计算出 要存入数组中的位置，数据里面的每个位置都称作桶
，一个桶有可能会存放多个Entry （hash碰撞） ,多个Entry会已单向链表形式存放。 如果桶的使用达到一定数量会触发扩容，这个数量是根据负载因子 和 数据长度决定的 (数组长度 负载因子 ),默认的负载因子为0.75 ，默认数组长度为16 160.75=12，桶的使用超过12就会触发扩容 ，扩容会创建一个新的数组 长度为旧数组的2倍 ，并将旧数组中的数据迁入到新数组中。
hashmap不是线程安全的，
如果多线程考虑使用hashTable 或 ConcurrentHashMap 或 Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap);
put方法源码详解

如果存入的key为null 那这个Entry会存入到0位数组中
不为null 会计算key的hash值
根据hash 及 数组长度会计算出桶的下标
查看下标下是否有对应Entry链表，如果有遍历该链表
对链表中Entry的key进行equals对比，如果结果为true替换
没有对比到对应的key
则会将新的Entry插入到链表的表头中
什么是哈希碰撞(hash碰撞)

指的是两个不同的key计算出相同的hashcode 称为hash碰撞
发生hash碰撞后，他们会存入相同的桶中
为什么负载因子要默认为0.75

HashMap负载因子为0.75是 空间和时间 成本的一种折中,
负载因子过小，扩容频率变高，空间使用率变低
负载因子过高，空间使用率变高，但hash碰撞增加，造成链表长度增加影响查询性能
使用时可根据需求更改负载因子
get方法详解

根据key的hash方法及数组的长度，找到bucket位置之后，会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点，最终找到要找的值对象。因此，设计HashMap的key类型时，如果使用不可变的、声明作final的对象，并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话，将会减少碰撞的发生，提高效率。不可变性能够缓存不同键的hashcode，这将提高整个获取对象的速度，使用String，Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择
扩容详解

插入新的Entry对象时 需要判断size是否大于等于 负载因子*数组长度，如果大于需要
先对数组进行扩容，扩容就是用一个新的大数组替换原来的小数组，并将原来数组中的值迁移到新的数组中
什么是哈希表？（hash表、散列表）

哈希表（HashTable）又叫做散列表，是根据关键码值（即键值对）而直接访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找速度。这个映射函数就叫做散列（哈希）函数，存放记录的数组叫做散列表。在数据结构中，我们对两种数据结构应该会非常熟悉：数组与链表。数组的特点就是查找容易，插入删除困难；而链表的特点就是查找困难，但是插入删除容易。既然两者各有优缺点，那么我们就将两者的有点结合起来，让它查找容易，插入删除也会快起来。哈希表就是讲两者结合起来的产物。
为什么String、Integer这样的类适合作为key

因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话，那么碰撞的几率就会小些，这样就能提高HashMap的性能
如果使用自定义的对象作为key要注意什么

一定要重写equals 及 hashcode的方法
jdk1.8对于hashmap的优化

单个链表长度超过8之后采用红黑树结构，优化查询速度
数组扩容时旧数据的迁移采用位运算 得到的值 为0或1 0位置不变 1位置为当前位置加原数组长度，避免重新hash的性能开销
hashmap的线程安全问题
当put数据时，多线程操作时可能会出现数据不一致
2.在多线程操作hashmap时，如果多条线程同时发现hashmap达到扩容要求，会同时进行resize 方法，在数据迁移的过程中可能会造成环形链表，当调用Get查找一个不存在的Key，而这个Key的Hash结果恰好等于3的时候，由于位置3带有环形链表，所以程序将会进入死循环！（1.8不会出现这个问题）

HashTable 源码分析(必会)
HashTable 也是基于数组加链表， 和hashmap一样， 不同的是 在很多有可能出现线程安全的方法上加了synchronized 锁，这样保证了线程安全。但性能也会跟着下降。 hashTable不能够存null值。 所以现在用的不多 ，都会考虑使用ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap 源码分析（1.7）(必会)
概念

ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的，不过支持了并发安全。
整个 ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承Lock 来进行加锁，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment，这样只要保证每个 Segment 是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。
每一个Segment元素中数据的存储还是由数组+链表组成（相当于每个Segment中存储一个hash表）
put数据的过程

当我们put一个key value时
会根据key计算和Segment的长度计算出 要存入的Segment 中的位置
找到位置后 对该Segment上锁
上锁成功后 ， 同hashmap的put操作很像，
想看该Segment中 有没有数组 如果有数组 计算应存储的数组下标
如果没数组 初始化数组。
然后 往数组中存入元素 发生hash碰撞 则已链表形式存储
1.8实现

1.8源码改动量很大，不在使用分段锁 而是采用1.8 hashmap的实现思路，引入红黑树， 在put 和 resize方法中使用CAS+synchronized控制线程安全
TreeMap 源码分析(必会)

TreeMap：基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。
比较适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。
HashSet 源码分析(必会)
对于HashSet而言，它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet 的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成， HashSet的源代码如下：
TreeSet 源码分析(必会)

TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式：自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。

能够保证数据唯一
实现自然排序 或 自定义排序
ArrayList、LinkedList、Vector对比(必会)

ArrayList 是一个数组队列，相当于动态数组。它由数组实现，随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。
LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率高。
Vector 和ArrayList一样，它也是一个动态数组，由数组实现。但是ArrayList是非线程安全的，而Vector是线程安全的。
HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap(必会)

hashmap 允许一个NULL键和多个NULL值，基于数组+链表+红黑树 效率比另外两个高，但不是线程安全的
hashtable 也是基于数组 + 链表， 在关键操作的方法上 加了同步锁 Sychonized , 所以它是线程安全的
但hashTable 效率不高
ConcurrentHashMap 在1.7中采用分段锁的方式实现，每一段锁都有同步手段修饰，所以它既能保证多条线程同时操作
又能够保证数据线程安全
HashMap 、 TreeMap

HashMap：适用于在Map中插入、删除和定位元素。
Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。
HashMap通常比TreeMap快一点(树和哈希表的数据结构使然)，建议多使用HashMap，
在需要排序的Map时候才用TreeMap。