Java集合知识-笔记二

数据结构而言，何为数组？，何为链表？

数组：相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合 。存储区间是连续的，占用内存严重，故空间复杂的很大。但数组的二分查找时间复杂度小，为O(1)；数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；

链表，链表是一种物理存储，单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。 相比于线性表顺序结构，操作复杂。由于不必须按顺序存储，链表在插入的时候可以达到O(1)的复杂度，比另一种线性表顺序表快得多，但是查找一个节点或者访问特定编号的节点则需要O(n)的时间，而线性表和顺序表相应的时间复杂度分别是O(logn)和O(1)。

链表:链表存储区间离散，占用内存比较宽松，故空间复杂度很小，但时间复杂度很大，达O（N）。链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。

何为哈希表？

哈希表（(Hash table）综合两者的特性，既满足了数据的查找方便，同时不占用太多的内容空间，使用也十分方便。

哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法—— 拉链法，我们可以理解为“链表的数组”

说一下ArrayList底层实现方式？

①ArrayList通过数组实现，一旦我们实例化ArrayList无参数构造函数默认为数组初始化长度为10

②add方法底层实现如果增加的元素个数超过了10个，那么ArrayList底层会新生成一个数组，长度为原数组的1.5倍+1，然后将原数组的内容复制到新数组当中，并且后续增加的内容都会放到新数组当中。当新数组无法容纳增加的元素时，重复该过程。是一旦数组超出长度，就开始扩容数组。扩容数组调用的方法 Arrays.copyOf(objArr, objArr.length + 1);

说一下LinkedList底层实现方式？

LinkedList底层的数据结构是基于双向循环链表的，且头结点中不存放数据,如下：

HashMap底层实现方式？

HashMap是由数组+链表组成

put方法底层实现: 通过key的hash值%Entry[].length得到该存储的下标位置，如果多个key的hash值%Entry[].length值相同话就就会存储到该链表的后面

ArrayList 和 LinkedList 的区别？

1. 它们的共同点： 都实现了List 接口，所以它们都是有序的集合，数据允许重复。

2. 从数据结构上看的话： ArrayList 实现的是数组结构， 而LinkedList是基于双向链表的数据结构。

3. 使用方面的话： ArrayList查找和遍历效率高， 而LinkedList在插入，和删除效率高。

ArrayList和Vector区别：

1. 它们的共同点：也都是实现了List 接口， 都是有序集合，数据允许重复，也都是实现的数组结构

2. ArrayList：线程不安全，因为它们的方法之间线程不同步的，数据不安全，效率比较高
3. Vector：线程安全的，因为它们的方法之间线程同步的，数据安全，效率比较低

* 所以 单线程就一个线程访问集合可以用ArrayList，而多线程访问集合时要考虑线程安全问题所以用Vector比较合适

HashMap 和 Hashtable 的区别？

HashMap：键值对允许为null，线程不安全，不同步，效率比较高
Hashtable：键值对不允许为null，线程安全，同步，效率比价低

HashSet和TreeSet有什么区别，什么时候用它们

 区别:HashSet中的元素不能重复,没有顺序。而TreeSet中的元素不能重复,但有顺序。要排序用TreeSet，不要排序就用HashSet

List、Map、Set 三个接口,存取元素时,各有什么特点?

list：存储： 有序的 可重复的

访问：可以for循环，foreach循环，iterator迭代器 迭代。

set：存储：无序的 不重复的

访问：可以foreach循环，iterator迭代器 迭代

map：存储：存储的是一对一对的映射 ”key=value“，key值 是无序，不重复的。value值可重复

访问：可以map中key值转为为set存储，然后迭代这个set，用map.get(key)获取value

也可以 转换为entry对象 用迭代器迭代

去掉一个 Vector 集合中重复的元素

通过Vector.contains（）方法判断是否包含该元素，如果没有包含就添加到新的集合当中，适用于数据较小的情况下。

Collection 和 Collections 的区别。

Collection是集合类的上级接口，继承于它的接口主要有Set和List。Collections是针对集合类的一个帮助类，它提供了一系列静态方法实现了对各种集合的排序，搜索和线程安全等操作。

Set 里的元素是不能重复的,那么用什么方法来区分重复与否呢?是用==还是equals()?它们有何区别?

set里的元素是不能重复的，用iterator()方法来区分重复与否。

equals 方法（是String类从它的超类Object中继承的）被用来检测两个对象是否相等，即两个对象的内容是否相等。

==用于比较引用和比较基本数据类型时具有不同的功能：

比较基本数据类型，如果两个值相同，则结果为true

而在比较引用时，如果引用指向内存中的同一对象，结果为true

什么是泛型，怎么使用的，有什么好处？

 定义一个集合时，可以知道里面定义的是什么类型

使用:在集合类型后面加< 数据类型 >

使用泛型后,从集合中取得元素后就不用再用强转 

什么是foreach循环，它可以循环那些数据类型

 也可以叫增强型循环，通过对象拿到集合里的值，因为扩展性比较强，建议多使用

可以用来循环集合和数组

比较下集合和数组的优缺点

 集合是多个对象的容器,可以将不同数据类型的多个对象组织在一起

数组类型是有相同数据类型的数据集合,数组是很多语言都支持的底层数据结构,性能上是最高的

HashMap与LinkedHashMap,和TreeMap的区别。

共同点：HashMap,LinkedHashMap,TreeMap都属于Map的实现类.

不同点: 1.HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的,

2.TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。

3. LinkedHashMap 是HashMap的一个子类，如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现.

在List里面怎么去掉重复的数？

通过把List里面的数据放入HashSet可以去除重复

HashMap和ArrayList是不是都是线程不安全的？ 

ArrayList是线程不安全的；HashMap是线程不安全的；还有我们常见的一些JAVA集合都是线程不安全,这样做是为了提高性能

在JDK5以后提供了线程安全的并发包java.util.concurrent并发包,譬如里面的类CopyOnWriteArrayList,CopyOnWriteArraySet,ConcurrentHashMap等

ArrayList集合加入1万条数据，应该怎么提高效率

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

HashMap面试题-工作原理

HashMap的工作原理是近年来常见的Java面试题。几乎每个Java程序员都知道HashMap，都知道哪里要用HashMap，知道Hashtable和HashMap之间的区别，那么为何这道面试题如此特殊呢？是因为这道题考察的深度很深。这题经常出现在高级或中高级面试中。投资银行更喜欢问这个问题，甚至会要求你实现HashMap来考察你的编程能力。ConcurrentHashMap和其它同步集合的引入让这道题变得更加复杂。让我们开始探索的旅程吧！

先来些简单的问题

“你用过HashMap吗？” “什么是HashMap？你为什么用到它？”

几乎每个人都会回答“是的”，然后回答HashMap的一些特性，譬如HashMap可以接受null键值和值，而Hashtable则不能；HashMap是非synchronized;HashMap很快；以及HashMap储存的是键值对等等。这显示出你已经用过HashMap，而且对它相当的熟悉。但是面试官来个急转直下，从此刻开始问出一些刁钻的问题，关于HashMap的更多基础的细节。面试官可能会问出下面的问题：

“你知道HashMap的工作原理吗？” “你知道HashMap的get()方法的工作原理吗？”

你也许会回答“我没有详查标准的Java API，你可以看看Java源代码或者Open JDK。”“我可以用Google找到答案。”

但一些面试者可能可以给出答案，“HashMap是基于hashing的原理，我们使用put(key, value)存储对象到HashMap中，使用get(key)从HashMap中获取对象。当我们给put()方法传递键和值时，我们先对键调用hashCode()方法，返回的hashCode用于找到bucket位置来储存Entry对象。”这里关键点在于指出，HashMap是在bucket中储存键对象和值对象，作为Map.Entry。这一点有助于理解获取对象的逻辑。如果你没有意识到这一点，或者错误的认为仅仅只在bucket中存储值的话，你将不会回答如何从HashMap中获取对象的逻辑。这个答案相当的正确，也显示出面试者确实知道hashing以及HashMap的工作原理。但是这仅仅是故事的开始，当面试官加入一些Java程序员每天要碰到的实际场景的时候，错误的答案频现。下个问题可能是关于HashMap中的碰撞探测(collision detection)以及碰撞的解决方法：

“当两个对象的hashcode相同会发生什么？” 从这里开始，真正的困惑开始了，一些面试者会回答因为hashcode相同，所以两个对象是相等的，HashMap将会抛出异常，或者不会存储它们。然后面试官可能会提醒他们有equals()和hashCode()两个方法，并告诉他们两个对象就算hashcode相同，但是它们可能并不相等。一些面试者可能就此放弃，而另外一些还能继续挺进，他们回答“因为hashcode相同，所以它们的bucket位置相同，‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象，这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中。”这个答案非常的合理，虽然有很多种处理碰撞的方法，这种方法是最简单的，也正是HashMap的处理方法。但故事还没有完结，面试官会继续问：

“如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象？” 面试者会回答：当我们调用get()方法，HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置，然后获取值对象。面试官提醒他如果有两个值对象储存在同一个bucket，他给出答案:将会遍历链表直到找到值对象。面试官会问因为你并没有值对象去比较，你是如何确定确定找到值对象的？除非面试者直到HashMap在链表中存储的是键值对，否则他们不可能回答出这一题。

其中一些记得这个重要知识点的面试者会说，找到bucket位置之后，会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点，最终找到要找的值对象。完美的答案！

许多情况下，面试者会在这个环节中出错，因为他们混淆了hashCode()和equals()方法。因为在此之前hashCode()屡屡出现，而equals()方法仅仅在获取值对象的时候才出现。一些优秀的开发者会指出使用不可变的、声明作final的对象，并且采用合适的equals()和hashCode()方法的话，将会减少碰撞的发生，提高效率。不可变性使得能够缓存不同键的hashcode，这将提高整个获取对象的速度，使用String，Interger这样的wrapper类作为键是非常好的选择。

如果你认为到这里已经完结了，那么听到下面这个问题的时候，你会大吃一惊。“如果HashMap的大小超过了负载因子(loadfactor)定义的容量，怎么办？”除非你真正知道HashMap的工作原理，否则你将回答不出这道题。默认的负载因子大小为0.75，也就是说，当一个map填满了75%的bucket时候，和其它集合类(如ArrayList等)一样，将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组，来重新调整map的大小，并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing，因为它调用hash方法找到新的bucket位置。

如果你能够回答这道问题，下面的问题来了：“你了解重新调整HashMap大小存在什么问题吗？”你可能回答不上来，这时面试官会提醒你当多线程的情况下，可能产生条件竞争(race condition)。

当重新调整HashMap大小的时候，确实存在条件竞争，因为如果两个线程都发现HashMap需要重新调整大小了，它们会同时试着调整大小。在调整大小的过程中，存储在链表中的元素的次序会反过来，因为移动到新的bucket位置的时候，HashMap并不会将元素放在链表的尾部，而是放在头部，这是为了避免尾部遍历(tail traversing)。如果条件竞争发生了，那么就死循环了。这个时候，你可以质问面试官，为什么这么奇怪，要在多线程的环境下使用HashMap呢？：）

热心的读者贡献了更多的关于HashMap的问题：

为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键？ String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了，而且String最为常用。因为String是不可变的，也是final的，而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的，因为为了要计算hashCode()，就要防止键值改变，如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话，那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。如果你可以仅仅通过将某个field声明成final就能保证hashCode是不变的，那么请这么做吧。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法，那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话，那么碰撞的几率就会小些，这样就能提高HashMap的性能。

我们可以使用自定义的对象作为键吗？ 这是前一个问题的延伸。当然你可能使用任何对象作为键，只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定义规则，并且当对象插入到Map中之后将不会再改变了。如果这个自定义对象时不可变的，那么它已经满足了作为键的条件，因为当它创建之后就已经不能改变了。

我们可以使用CocurrentHashMap来代替Hashtable吗？这是另外一个很热门的面试题，因为ConcurrentHashMap越来越多人用了。我们知道Hashtable是synchronized的，但是ConcurrentHashMap同步性能更好，因为它仅仅根据同步级别对map的一部分进行上锁。ConcurrentHashMap当然可以代替HashTable，但是HashTable提供更强的线程安全性。看看这篇博客查看Hashtable和ConcurrentHashMap的区别。

我个人很喜欢这个问题，因为这个问题的深度和广度，也不直接的涉及到不同的概念。让我们再来看看这些问题设计哪些知识点：

hashing的概念

HashMap中解决碰撞的方法

equals()和hashCode()的应用，以及它们在HashMap中的重要性

不可变对象的好处

HashMap多线程的条件竞争

重新调整HashMap的大小

总结

HashMap的工作原理

HashMap基于hashing原理，我们通过put()和get()方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，让后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。

当两个不同的键对象的hashcode相同时会发生什么？它们会储存在同一个bucket位置的链表中。键对象的equals()方法用来找到键值对。

因为HashMap的好处非常多，我曾经在电子商务的应用中使用HashMap作为缓存。因为金融领域非常多的运用Java，也出于性能的考虑，我们会经常用到HashMap和ConcurrentHashMap。

温馨提示： 以上内容只是个人总结，和摘抄。只供参考。