Java面试——集合

1. 整体框架

Collection是存储一组对象的集合容器,它主要有以下三个【接口子类】

List （表——对付顺序）：可以有重复元素的有序集合，子类有ArraryList 和LinkList
 
Set （集合——独一无二）：没有重复元素的集合,存储无序。主要实现了两个实现类：HashSet、TreeSet
 
Queue ：为了存储数据而设计的,而不是处理数据,适合做FIFO(先进先出)。实现：PriorityQueue、Deque（包括ArrayDeque、LinkedList）
 
记住：List、Set、Queue 都继承自 Collection 接口 ！！而Map继承自 Object ！！！
 
Map（用key来搜索）：使用键值对存储，key可以引用相同对象，但key不能重复。

2、 通用实现

集合框架具体实现子类,可由不同接口类型集合与不同数据结构组合而成

接口	哈希表	可变数组	平衡二叉树	链表	哈希表+链表
List		ArrayList		LinkedList
Set	HashSet		TreeSet		LinkedHashSet
Deque		ArrayDeque		LinkedList
Map	HashMap		TreeMap		LinkedHashMap

List 的主要特点 就是有序性和元素可空性，他维护了元素的特定顺序，其主要实现类有 ArrayList 和 LinkList。

• ArrayList 底层由数组实现，允许元素随机访问，但是向 ArrayList 列表中间插入删除元素需要移位复制速度略慢；
• LinkList 底层由双向链表实现，适合频繁向列表中插入删除元素，随机访问需要遍历所以速度略慢，适合当做堆栈、队列、双向队列使用。

Set 的主要特性就是唯一性，存入 Set 的每个元素都必须唯一，加入 Set 的元素都必须确保对象的唯一性，Set 不保证维护元素的有序性，其主要实现类有 HashSet、LinkHashSet、TreeSet。

• HashSet 是为快速查找元素而设计，存入 HashSet 的元素必须定义 hashCode 方法，其实质可以理解为是 HashMap 的包装类，所以 HashSet 的值还具备可 null 性；
• LinkHashSet 具备 HashSet 的查找速度且通过链表保证了元素的插入顺序（实质为 HashSet 的子类），迭代时是有序的，同理存入 LinkHashSet 的元素必须定义 hashCode 方法；
• TreeSet 实质是 TreeMap 的包装类，所以 TreeSet 的值不备可 null 性，其保证了元素的有序性，底层为红黑树结构，存入 TreeSet 的元素必须实现 Comparable 接口；
• 特别注意 EnumSet 的实现和 EnumMap 没有一点关系。

Queue 的主要特性就是队列，其主要的实现类有 LinkedList、PriorityQueue。

• LinkedList 保证了按照元素的插入顺序进行操作；
• PriorityQueue 按照优先级进行插入抽取操作，元素可以通过实现 Comparable 接口来保证优先顺序。
• Deque 是 Queue 的子接口，表示更为通用的双端队列，有明确的在头或尾进行查看、添加和删除的方法，ArrayDeque 基于循环数组实现，效率更高一些。

Map继承自Object，不是Collection！但是也提供了嫁接到 Collection 相关方法，其主要特性就是维护键值对关联和查找特性。其主要实现类有 HashTable、HashMap、LinkedHashMap、TreeMap。

• HashTab 类似 HashMap，但是不允许键为 null 和值为 null，比 HashMap 慢，因为为同步操作；
• HashMap 是基于散列列表的实现，其键和值都可以为 null；
• LinkedHashMap 类似 HashMap，其键和值都可以为 null，其有序性为插入顺序或者最近最少使用的次序（LRU 算法的核心就是这个），之所以能有序，是因为每个元素还加入到了一个双向链表中；
• TreeMap 是基于红黑树算法实现的，查看键值对时会被排序，存入的元素必须实现 Comparable 接口，但是不允许键为 null，值可以为 null；
• 如果键为枚举类型可以使用专门的实现类 EnumMap，它使用效率更高的数组实现。

 

从数据结构角度看集合的区别有如下：

• 动态数组：ArrayList 内部是动态数组，HashMap 内部的链表数组也是动态扩展的，ArrayDeque 和 PriorityQueue 内部也都是动态扩展的数组。

• 链表：LinkedList 是用双向链表实现的，HashMap 中映射到同一个链表数组的键值对是通过单向链表链接起来的，LinkedHashMap 中每个元素还加入到了一个双向链表中以维护插入或访问顺序。

• 哈希表：HashMap 是用哈希表实现的，HashSet, LinkedHashSet 和 LinkedHashMap 基于 HashMap，内部当然也是哈希表。

• 排序二叉树：TreeMap 是用红黑树(基于排序二叉树)实现的，TreeSet 内部使用 TreeMap，当然也是红黑树，红黑树能保持元素的顺序且综合性能很高。

• 堆：PriorityQueue 是用堆实现的，堆逻辑上是树，物理上是动态数组，堆可以高效地解决一些其他数据结构难以解决的问题。

• 循环数组：ArrayDeque 是用循环数组实现的，通过对头尾变量的维护，实现了高效的队列操作。

• 位向量：EnumSet 是用位向量实现的，对于只有两种状态且需要进行集合运算的数据使用位向量进行表示、位运算进行处理，精简且高效。