Java集合

目录

1、Java中集合的种类

2、Arrarlist与LinkedList的区别

3、Arrarlist与Vector的区别

4、list的遍历方式

5、HashMap

6、ConcurrentHashMap

7、HashTable

8、TreeMap（可排序）

9、LinkHashMap（记录插入顺序）

10、HashMap和Hashtable的区别

11、HashMap和HashSet的区别

12、HashSet如何检查重复

13、TreeMap和TreeSet的区别

14、泛型是什么，及其使用场景？

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1、Java中集合的种类

主要包括Collection接口，Map接口以及Collection接口的三个子接口Set，List，Queue。

Java集合大致可以分为Set、List、Queue和Map四种体系，其中

Set代表无序、不可重复的集合；

List代表有序、重复的集合；list包括Arrarlist、Vector、LinkedList；

Map代表具有映射关系的集合，使用键值对来存储；

Java 5 又增加了Queue体系集合，代表一种队列集合实现。

Java集合就像一种容器，可以把多个对象（实际上是对象的引用，但习惯上都称对象）“丢进”该容器中。从Java 5 增加了泛型以后，Java集合可以记住容器中对象的数据类型，使得编码更加简洁、健壮。

2、Arrarlist与LinkedList的区别

1）都不能保证线程安全：两者都是不同步的，都不能保证线程安全；

2）底层数据结构：ArrayList底层使用的是Object数组；LinkedLIst底层是双向链表（JDK1.6之前微循环链表，1.7取消了循环）

3）插入和删除元素是否受元素位置的影响

4）是否支持快速随机访问

5）内存空格占用

3、Arrarlist与Vector的区别

Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的代码要在同步操作上消耗大量的时间，所以访问比ArrayList慢；

ArrayList不是同步的，所以在不需要保证线程安全时建议使用ArrayList。

4、list的遍历方式

1）实现了RandomAccess接口的list，优先选择普通for循环，其次foreach

2）为实现RandomAccess接口的list，优先选择foreach遍历（foreach循环底层也是通过iterator实现的），大size的数据，不要使用普通的for循环

5、HashMap

底层原理：JDK1.8之前是：数组和链表（链表散列）

JDK1.8之后是：数组、链表和红黑树

HashMap的结构：

java7: 数组+单向链表

1）capacity：当前数组容量，始终保持2的n次方，可以扩容，扩容后数组为当前的2倍；（始终保持2的N次方的原因是为了减少hash碰撞）

2）loadFactor：负载因子，默认为0.75；

3) threshold: 扩容的阀值，等于capacity*loadFactor。

java8: 数组+单向链表 +红黑树

查找的时间复杂度取决于链表的长度，为O(n);当链表的元素超过了8个以后，会将链表转换为红黑树，在这些位置查找时可以降低时间复杂度为O(logN)。

为什么设置的是8呢？

如果 hashCode 分布良好，也就是 hash 计算的结果离散好的话，那么红黑树这种形式是很少会被用到的，因为各个值都均匀分布，很少出现链表很长的情况。

在理想情况下，链表长度符合泊松分布，各个长度的命中概率依次递减，当长度为 8 的时候，概率仅为 0.00000006。这是一个小于千万分之一的概率，通常我们的 Map 里面是不会存储这么多的数据的，所以通常情况下，并不会发生从链表向红黑树的转换。

HashMap的存储方式与查询效率：

HashMap根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。

HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null；

HashMap的线程安全性：

HashMap非线程安全，即任一时刻允许多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。

保证线程安全：1）使用Collections的synchronizedMap方法是HashMap具有安全的能力；

2）使用ConcurrentHashMap。

6、ConcurrentHashMap

jdk1.7:

整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成，Segment 代表”部分“或”一段“的意思，所以很多地方都会将其描述为分段锁。

安全性：

ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承ReentrantLock 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。

并行度：

concurrencyLevel：并行级别、并发数、Segment 数，怎么翻译不重要，理解它。默认是 16，

也就是说 ConcurrentHashMap 有 16 个 Segments，所以理论上，这个时候，最多可以同时支持 16 个线程并发写，只要它们的操作分别分布在不同的 Segment 上。这个值可以在初始化的时候设置为其他值，但是一旦初始化以后，它是不可以扩容的。再具体到每个 Segment 内部，其实每个 Segment 很像之前介绍的 HashMap，不过它要保证线程安全，所以处理起来要麻烦些。

jdk1.8:

采用CAS和Synchronized锁

7、HashTable

线程安全性：线程安全，任一时间只有一个线程能写HashTable；底层是hash表，使用了同步方法

并发性不如 ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。

Hashtable 不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换，需要线程安全的场合可以用 ConcurrentHashMap 替换 。

8、TreeMap（可排序）

TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按健值的升序排序，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。

9、LinkHashMap（记录插入顺序）

LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用 Iterator 遍历

LinkedHashMap 时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序

10、HashMap和Hashtable的区别

（1）HashMap是线程不安全，Hashtable是线程安全；

（2）效率：因为线程安全的问题，HashMap要比HashTable效率更高一点。

（3）HashMap中，null可以作为键值也可以value值，在HashTable中，不允许键值为null。

(4) 初始容量大小和每次扩充的容量大小都不同：不指定初始容量时：HashMap的初始容量W为16，每次扩充是2倍；Hashtable的初始容量是11，每次扩充是2n+1倍。 当指定初始容量时：Hashtable会直接使用给定的大小，而HashMap会将其扩充为2的幂次方大小；

（5）底层数据结构：1.8之后，HashTable在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值8时，将链表转化为红黑树，用来减少搜索时间；HashTable没有这样的机制。

11、HashMap和HashSet的区别

HashSet的底层就是Hashmap来实现的；

HashMap实现的是Map接口，存储键值对，put添加元素，使用key计算Hashode；HashSet实现的是Set接口，存储对象，add添加元素，使用成员对象计算HashCode值，对于两个对象来说hashcoad可能相同，所以用equels方法来判断对象的相等性；

12、HashSet如何检查重复

当你把对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的hashcode值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashcode值的对象，这时会调用equals（）方法来检查hashcode相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让加入操作成功。

13、TreeMap和TreeSet的区别

TreeSet

1.TreeSet）是使用二又树的原理对新add0的对象按照指定的顺序排序（升序、降序），每增加一个对象都会进行排序，将对象插入的二又树指定的位置。

2.Integer和String对象都可以进行默认的TreeSet排序，而自定义类的对象是不可以的，自己定义的类必须实现Comparable接口，并且覆写相应的compareTo）函数，才可以正常使用。

3.在覆写compare0函数时，要返回相应的值才能使TreeSet 按照一定的规则来排序

4.比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

TreeMap

TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用lterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。

在使用TreeMap时，key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常。

14、泛型是什么，及其使用场景？

泛型就是一种未知的类，将未知的类型声明在集合、对象上，泛型的默认类型为Object。

泛型只能定义引用数据类型，而不能使用基本数据类型

泛型类、泛型方法、泛型接口、泛型通配符

例如:作用在类上时( public class Animal { E pet; } ) , 泛型跟在类后边,可以指定用了泛型的类内部的 pet 的类型。

作用在对象上时( Animal str = new Animal(); ) , 泛型跟在类后边 , 使得对象类的的 pet 属性为 Dog类型。

作用在方法上时( public Animal getPet(){ return E ; } ), 如在类上没有声明泛型时，必须在返回值和访问修饰符之间声明。

作为方法入参时( public void setPet(E pet){ this.pet = pet ; } ), 如在类上没有声明泛型时，必须在返回值和访问修饰符之间声明。