Java集合框架面试知识点总结

Java集合框架面试知识点总结

2019/10/26 周六

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集合框架是面试中最常问到的问题之一，写一篇常用集合总结来加深记忆。

Java集合框架主要由两个根接口Collection和Map派生出来，其中Collection是把数据作为一组对象存储，由它又派生出了List、Set和Queue三个子接口；而Map是以key-value键值对的方式，可以存储具有映射关系的数据。

List接口

List是有序集合，内存空间连续，默认按元素的添加顺序设置索引；它允许有重复值。

ArrayList

1. 顺序结构，底层是一个动态数组
2. 线程不安全，效率高
3. 允许有null值
4. （与LinkedList相比）因为有下标，所以查询快，但增删相对慢
5. 初始容量为10，每次进行1.5倍扩容

LinkedList

1. 链式结构，底层是一个双向链表，它的底层实现为 节点(node)+下一个节点的引用(next/pre)
2. 线程不安全，效率高
3. 允许有null值
4. （与ArrayList相比）因为可以根据链表中的节点快速操作，所以插入删除操作快，查询相对慢
5. 没有初始容量和扩容机制
6. 与ArrayList相比有，它还有几个特有方法：addFirst()/addLast()、removeFirst()/removeLast()、getFirst()/getLast()
7. LinkedList除了是List的实现类，还是Deque接口的实现类

Vector

Vector与ArrayList相似，它的特点和操作与ArrayList几乎一样，不同的是

1. Vector是同步的，因此它是线程安全的动态数组，效率低
2. 初始容量也是10，但每次进行2倍扩容
   Vector还有一个子类Stack，它的底层基于链表，是一个 后进先出(LIFO) 的堆栈；它还提供几个额外的方法：（1）push()入栈 (2)pop()出栈 (3)peek()取栈顶值但不出栈

Set接口

List是散列结构（底层是Map），内存空间不连续，因此没有顺序；它不允许有重复值。

HashSet

1. 底层数据结构为哈希表
2. 内存存储位置由hashcode()方法决定
3. 因为不允许有重复值，通过equals()方法判断是否重复（如果重复的话，新元素不会被加入，留下的是原来的那个元素）
4. 允许有null值（但因为不重复，因此null值最多只有一个）
   HashSet还有一个子类LinkedHashSet，它的底层数据结构是链表加哈希表，链表使它变成了有序的集合，按插入顺序排序。

TreeSet（实现了SortedSet接口）

1. 底层数据结构是红黑树
2. 因此是有序的
3. 主要作用就是可以排序（自然排序）

关于Comparable接口和Comparator接口的区别

1. Comparable位于java.lang包，Comparator位于java.util包
2. Comparable是自然排序，Comparator是比较器排序
3. Comparable只包含一个comparaTo()方法，Comparator包含compare()和equals()方法
4. Comparator比较器排序优先

Queue接口

1. Queue是先进先出(FIFO)的队列，底层是线性结构
2. 它的特有方法有(1)offer()添加 (2)poll()删除 (3)peek()查看队列头部元素
   Queue还有一个子接口Deque，它是一个双端队列，还可以当作栈来使用，因此它也有push()和pop()方法

此外，上面提到过，LinkedList除了是List的实现类，还是Deque的实现类

Map

Map以key-value形式存储数据，key不允许重复

HashMap

1. 继承自AbstractMap类
2. 底层数据结构为哈希表，以hash值配合数组+链表的形式实现，底层是一个数组（Entry[]数组，包含key、value、next等数学），数组中的每一项是一条链表
3. 无序
4. 线程不安全，效率高
5. key和value都允许有null值，但因为key不能重复，因此key最多只有1个null值
6. 通过hashcode()和equals()方法确保key的唯一性
7. 初始容量16，扩容因子为0.75（当元素个数超过容量长度的75%时就进行扩容），每次扩容为原来的2倍，使用resize()方法扩容
   它有一个子类LinkedHashMap，底层在哈希表的基础上再加了一条链表，因此可以实现有序，按插入顺序排序

HashTable

1. 继承自Dictionary类
2. 底层数据结构为哈希表，
3. 无序
4. 与HashMap最主要的区别，HashTable是线程安全的，适合多线程环境，效率低
5. key和value都不允许为null
6. 初始容量为11，扩容因子也是0.75，每次扩容为2倍+1

TreeMap（实现了SortedMap接口）

1. 底层数据结构是红黑树
2. 因此是有序的，根据key排序
3. 也因此key不能为null
4. 主要作用是用来排序（自然排序）

ConcurrentHashMap

1. 机制：锁分离，在HashMap的基础上，将数据分段存储，由多个Segment组成，每个Segment都有锁，因此也是线程安全的
2. 底层：Segment数组+HashEntry数组，Segment继承于可重入锁，HashEntry是一个链式结构，用于存储键值对数据
3. 作用：专门用于解决并发问题
4. 线程安全，效率低
5. 无序
6. key和value都不允许为null