可以从它们的底层数据结构、效率、开销进行阐述
Collection.sort是对list进行排序,Arrays.sort是对数组进行排序。
Collections.sort底层实现
Collections.sort方法调用了list.sort方法
list.sort方法调用了Arrays.sort的方法
因此,Collections.sort方法底层就是调用的Array.sort方法
Arrays.sort底层实现
Arrays的sort方法,如下:
如果比较器为null,进入sort(a)方法。如下:
因此,Arrays的sort方法底层就是:
Timesort排序
Timsort排序是结合了合并排序(merge.sort)和插入排序(insertion sort)而得出的排序方法;
1.当数组长度小于某个值,采用的是二分插入排序算法,如下:
2.找到各个run,并入栈。
3.按规则合并run。
Queue队列中,poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素,在队列元素为空的情况下,remove() 方法会抛出异常,poll() 方法只会返回 null 。
/**
* Retrieves and removes the head of this queue. This method differs
* from {@link #poll poll} only in that it throws an exception if this
* queue is empty.
*
* @return the head of this queue
* @throws NoSuchElementException if this queue is empty
*/
E remove();
/**
* Retrieves and removes the head of this queue,
* or returns {@code null} if this queue is empty.
*
* @return the head of this queue, or {@code null} if this queue is empty
*/
E poll();
HashMap
HashTable
ConcurrentHashMap
安全删除元素:
不安全删除元素:
数组是不能直接打印的,如下:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {
"jay", "boy"};
System.out.println(jayArray);
}
}
//output
[Ljava.lang.String;@1540e19d
打印数组可以用流的方式Strem.of().foreach(),如下:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {
"jay", "boy"};
Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println);
}
}
//output
jay
boy
打印数组,最优雅的方式可以用这个APi,Arrays.toString()
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {
"jay", "boy"};
System.out.println(Arrays.toString(jayArray));
}
}
//output
[jay, boy]
Hashmap的扩容:
可以看一下HashSet的add方法,元素E作为HashMap的key,我们都知道HashMap是不允许重复的
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
不是线性安全的。
并发的情况下,扩容可能导致死循环问题。
线性安全的
线性不安全的
Collection是Java集合框架中的基本接口,如List接口也是继承于它
public interface List<E> extends Collection<E> {
Collections是Java集合框架提供的一个工具类,其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
list.sort(null);
}
这个点,主要考察HashMap和TreeMap的区别。
TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按key的升序排序,也可以指定排序的比较器。当用Iterator遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。
List 转 Array
List 转Array,必须使用集合的 toArray(T[] array),如下:
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
// 使用泛型,无需显式类型转换
String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(array[0]);
如果直接使用 toArray 无参方法,返回值只能是 Object[] 类,强转其他类型可能有问题,demo如下:
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
String[] array = (String[]) list.toArray();
System.out.println(array[0]);
运行结果:
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String;
at Test.main(Test.java:14)
Array 转List
使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时,不能使用修改集合相关的方法,如下:
String[] str = new String[] {
"jay", "tianluo" };
List list = Arrays.asList(str);
list.add("boy");
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
at Test.main(Test.java:13)
因为 Arrays.asList不是返回java.util.ArrayList,而是一个内部类ArrayList。
可以这样使用弥补这个缺点:
//方式一:
ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二:
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
Iterator<E> iterator();
方法如下:
next() 方法获得集合中的下一个元素
hasNext() 检查集合中是否还有元素
remove() 方法将迭代器新返回的元素删除
forEachRemaining(Consumer<? super E> action) 方法,遍历所有元素
Iterator 主要是用来遍历集合用的,它的特点是更加安全,因为它可以确保,在当前遍历的集合元素被更改的时候,就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
使用demo如下:
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list. iterator();
while(it. hasNext()){
String obj = it. next();
System. out. println(obj);
}
再看一下demo吧
public class Test {
private static Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
{
map.put(1, "jay");
map.put(2, "tianluo");
}
public static void main(String[] args) {
map = Collections.unmodifiableMap(map);
map.put(1, "boy");
System.out.println(map.get(1));
}
}
运行结果:
// 可以发现,unmodifiableMap确保集合不能修改啦,抛异常了
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.Collections$UnmodifiableMap.put(Collections.java:1457)
at Test.main(Test.java:14)
快速失败
在用迭代器遍历一个集合对象时,如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改(增加、删除、修改),则会抛出Concurrent Modification Exception。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println(list.size());
}
}
}
运行结果:
1
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
3
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
at Test.main(Test.java:12)
安全失败
采用安全失败机制的集合容器,在遍历时不是直接在集合内容上访问的,而是先复制原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println("list size:"+list.size());
}
}
}
运行结果:
1
list size:3
2
list size:4
其实,在java.util.concurrent 并发包的集合,如 ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList等,默认为都是安全失败的。
优先队列PriorityQueue是Queue接口的实现,可以对其中元素进行排序
public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements java.io.Serializable {
...
private final Comparator<? super E> comparator;
方法:
peek()//返回队首元素
poll()//返回队首元素,队首元素出队列
add()//添加元素
size()//返回队列元素个数
isEmpty()//判断队列是否为空,为空返回true,不空返回false
特点:
jdk8 放弃了分段锁而是用了Node锁,减低锁的粒度,提高性能,并使用CAS操作来确保Node的一些操作的原子性,取代了锁。
ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列,继承自AbstractBlockingQueue,间接的实现了Queue接口和Collection接口。底层以数组的形式保存数据(实际上可看作一个循环数组)。常用的操作包括 add ,offer,put,remove,poll,take,peek。
是双向链表,看源码
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
ArrayList扩容的本质就是计算出新的扩容数组的size后实例化,并将原有数组内容复制到新数组中去。
public boolean add(E e) {
//扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果传入的是个空数组则最小容量取默认容量与minCapacity之间的最大值
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// 如果最小需要空间比elementData的内存空间要大,则需要扩容
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// 获取elementData数组的内存空间长度
int oldCapacity = elementData.length;
// 扩容至原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//校验容量是否够
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//若预设值大于默认的最大值,检查是否溢出
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用Arrays.copyOf方法将elementData数组指向新的内存空间
//并将elementData的数据复制到新的内存空间
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
为了能让HashMap存取高效,数据分配均匀。
以下等式相等,但是位移运算比取余效率高很多
hash%length=hash&(length-1)
java8不是用红黑树来管理hashmap,而是在hash值相同的情况下(且重复数量大于8),用红黑树来管理数据。
红黑树相当于排序数据。可以自动的使用二分法进行定位。性能较高。
ArrayList 的默认大小是 10 个元素
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
public interface Enumeration<E> {
boolean hasMoreElements();
E nextElement();
}
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
void remove();
}
可以用 Collections.sort()+ Comparator.comparing(),因为对对象排序,实际上是对对象的属性排序
public class Student {
private String name;
private int score;
public Student(String name, int score){
this.name = name;
this.score = score;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student: " + this.name + " 分数:" + Integer.toString( this.score );
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Student> studentList = new ArrayList<>();
studentList.add(new Student("D", 90));
studentList.add(new Student("C", 100));
studentList.add(new Student("B", 95));
studentList.add(new Student("A", 95));
Collections.sort(studentList, Comparator.comparing(Student::getScore).reversed().thenComparing(Student::getName));
studentList.stream().forEach(p -> System.out.println(p.toString()));
}
}
在作为参数传递之前,使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法创建一个只读集合,这将确保改变集合的任何操作都会抛出UnsupportedOperationException。
看看它的add方法,元素E作为HashMap的key
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性,能够有效的减少Hash碰撞的几率~
因为
ArrayBlockingQueue: (有界队列)是一个用数组实现的有界阻塞队列,按FIFO排序量。
LinkedBlockingQueue: (可设置容量队列)基于链表结构的阻塞队列,按FIFO排序任务,容量可以选择进行设置,不设置的话,将是一个无边界的阻塞队列,最大长度为Integer.MAX_VALUE,吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene;newFixedThreadPool线程池使用了这个队列
DelayQueue:(延迟队列)是一个任务定时周期的延迟执行的队列。根据指定的执行时间从小到大排序,否则根据插入到队列的先后排序。newScheduledThreadPool线程池使用了这个队列。
PriorityBlockingQueue:(优先级队列)是具有优先级的无界阻塞队列;
SynchronousQueue:(同步队列)一个不存储元素的阻塞队列,每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作,否则插入操作一直处于阻塞状态,吞吐量通常要高于LinkedBlockingQuene,newCachedThreadPool线程池使用了这个队列。针对面试题:线程池都有哪几种工作队列?
元素重复与否是使用equals()方法进行判断的,这个可以跟面试官说说==和equals()的区别,hashcode()和equals
因为ArrayList的底层是数组实现,并且数组的默认值是10,如果插入10000条要不断的扩容,耗费时间,所以我们调用ArrayList的指定容量的构造器方法ArrayList(int size) 就可以实现不扩容,就提高了性能。
public class Person {
private String name;
private Integer age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person("jay", 18));
list.add(new Person("tianLuo", 10));
list.stream().forEach(p -> System.out.println(p.getName()+" "+p.getAge()));
// 用comparing比较对象属性
list.sort(Comparator.comparing(Person::getAge));
System.out.println("排序后");
list.stream().forEach(p -> System.out.print(p.getName()+" "+p.getAge()+" "));
}
}
在 Java 7 中,ArrayList 的默认大小是 10 个元素,HashMap 的默认大小是16个元素(必须是2的幂)。
Hashmap解决hash冲突,使用的是链地址法,即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置,如果为空就直接插入,不为空判断和当前值是否相等,相等就覆盖,如果不相等的话,判断是否是红黑树节点,如果不是,就从table[i]位置开始遍历链表,相等覆盖,不相等插入。
原文链接:
https://mp.weixin.qq.com/s/si_V6J_6ZZn4Akc12mMk2g
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