Java集合

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1.常见的集合

Java集合类主要由两个根接口Collection和Map派生出来的，Collection派生出了三个子接口：List、 Set、Queue（Java5新增的队列），因此Java集合大致也可分成List、Set、Queue、Map四种接口体系。

注意：

• Collection 是一个集合接口，它提供了对集合对象进行基本 *** 作的通用接口方法，所有集合都是它的子类，比如 List、Set 等。
• Collections 是一个包装类，包含了很多静态方法，不能被实例化，就像一个工具类，比如提供的排序方法：Collections. sort(list)。
• Map不是Collection的子接口。

Java集合框架图如下：

 

Collection：

• List
• ArrayList
• LinkedList
• Vector
• Stack
• Set
• HashSet
• LinkedHashSet
• TreeSet

Map：

• HashMap
• LinkedHashMap
• TreeMap
• ConcurrentHashMap
• Hashtable

 

2.线程安全的集合有哪些？线程不安全的呢？

线程安全的：

• Hashtable：比HashMap多了个线程安全。
• ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。
• Vector：比Arraylist多了个同步化机制。
• Stack：栈，也是线程安全的，继承于Vector。

 线性不安全的：

• HashMap
• Arraylist
• LinkedList
• HashSet
• TreeSet
• TreeMap

3. Arraylist与 LinkedList 异同点？

• 是否保证线程安全：
  • ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；
• 底层数据结构：
  • Arraylist 底层使用的是Object数组；
  • LinkedList 底层使用的是双向循环链表数据结构；
• 插入和删除是否受元素位置的影响：
  • ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 
  • LinkedList 采用链表 存储，所以插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，都是近似 O（1）而数组为近 似 O（n）。
• 是否支持快速随机访问：
  • LinkedList 不支持高效的随机元素访问，
  • 而ArrayList支持随机访问功能。
• 内存空间占用：
  • ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间
  •  LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

4. ArrayList 与 Vector 区别？

线程安全：

• Vector是线程安全的，Vector在关键性的方法前面都加了 synchronized关键字，来保证线程的安全性，如果有多个线程会访问到集合，那最好是使用 Vector，因为不需要我们自己再去考虑和编写线程安全的代码。
• ArrayList不是线程安全的。

 扩容机制：

• ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍
• Vector是扩展1倍，这样ArrayList就有利于节约内存空间。

5. 各种集合的扩容机制汇总 5.1 ArrayList和Vecror 的扩容机制？

• 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。 默认情况下，新的容量会是原容量的1.5倍。
• Vector是扩展2倍

5.2 LinkedList没有扩容机制 

没有扩容机制，因为其底层是双向链表结构。不存在数组的扩容一说，没有初始化大小，也没有扩容的机制

5.3 HashSet和HashMap扩容机制

HashSet和HashMap都是默认初始容量是16（jdk1.7的），但是jdk1.8做了优化，初始容量为0，第一次存元素的时候才扩容为16，加载因子是0.75，扩容为原来的2倍。

而带LinkedHashSet和LinkedHashMap是链表不存在扩容的
 

5.4 StringBuffer和StringBuilder的扩容机制

StringBuilder和StringBuffer的初始容量都是16,默认数组容量扩充为原数组容量的2倍+2。

6. Array 和 ArrayList 有什么区别？什么时候该应 Array 而不是 ArrayList 呢？

• Array 可以包含基本类型和对象类型，ArrayList 只能包含对象类型。 A
• rray 大小是固定的，ArrayList 的大小是动态变化的。
• ArrayList 提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator() 等等。

7. HashMap的底层数据结构是什么？

在JDK1.7 和JDK1.8 中有所差别：

• 在JDK1.7 中，由“数组+链表”组成，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在 的。
• 在JDK1.8 中，由“数组+链表+红黑树”组成。当链表过长，则会严重影响 HashMap 的性能，红黑树搜索 时间复杂度是 O(logn)，而链表是糟糕的 O(n)。因此，JDK1.8 对数据结构做了进一步的优化，引入了红 黑树，链表和红黑树在达到一定条件会进行转换：
  • 当链表超过 8 且数据总量超过 64 才会转红黑树。
  • 将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不 是转换为红黑树，以减少搜索时间。

8. 解决hash冲突的办法有哪些？HashMap用的哪种？

解决Hash冲突方法有:

• 开放定址法
• 再哈希法
• 链地址法（拉链法）
• 建立公共溢出区

HashMap中采 用的是 链地址法 。

9. 为什么在解决 hash 冲突的时候，不直接用红黑树？而选择先用链表，再转红黑树?

因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些 *** 作来保持平衡，而单链表不需要。当元素小于 8 个的时 候，此时做查询 *** 作，链表结构已经能保证查询性能。当元素大于 8 个的时候， 红黑树搜索时间复杂度 是 O(logn)，而链表是 O(n)，此时需要红黑树来加快查询速度，但是新增节点的效率变慢了。 因此，如果一开始就用红黑树结构，元素太少，新增效率又比较慢，无疑这是浪费性能的。

10.HashMap 的put方法流程？

以JDK1.8为例，简要流程如下：

1. 首先根据 key 的值计算 hash 值，找到该元素在数组中存储的下标；
2. 如果数组是空的，则调用 resize 进行初始化；
3. 如果没有哈希冲突直接放在对应的数组下标里；
4. 如果冲突了，且 key 已经存在，就覆盖掉 value；
5. 如果冲突后，发现该节点是红黑树，就将这个节点挂在树上；
6. 如果冲突后是链表，判断该链表是否大于 8 ，如果大于 8 并且数组容量小于 64，就进行扩容；如 果链表节点大于 8 并且数组的容量大于 64，则将这个结构转换为红黑树；否则，链表插入键值 对，若 key 存在，就覆盖掉 value。

 

11.HashSet 和 HashMap 区别?

HashMap	HashSet
实现了Map接口	实现了Set接口
存储键值对	存储对象
HashMap使用键（Key）计算Hashcode	HashSet使用成员对象来计算hashcode， 对于两个对象来说hashcode可能相同， 所以equals()方法来判断对象的相等性， 如果两个对象不同的话，那么返回false
HashMap相较于HashSet较快，因为他使用唯一的键获取对象	较慢