Java容器-常用知识点

一、Java容器分类

• IteRator
  • ListIterator
  • Collection
    • List
      • ArrayList
      • LinkedList
      • Vector（线程安全）
      • Stack（线程安全）
    • Set
      • HashSet
      • LinkedHashSet
      • TreeSet
  • Map
    • HashMap
    • LinkedHashMap
    • TreeMap
    • ConcurrentHashMap（线程安全）
    • Hashtable（线程安全）

 

二、常用知识点

1、第一层级

1.1 迭代器 Iterator 是什么？

是一种设计模式，是一个对象，可以遍历并选择序列中的对象。

 

1.2 Iterator 怎么使用？有什么特点？

特点：单向移动，安全（在遍历时如果容器内内容更改将会抛出ConcurrentModificationException异常），常用方法：next(),hasNext(),remove()

使用（用于遍历）：

//while循环遍历
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("def");
Iterator it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
    System.out.println(it.next());
}

//for循环遍历
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("def");
for(Iterator it = coll.iterator();it.hasNext();){
    System.out.println(it.next());
}

//PS:建议使用for循环实现迭代，因为while循环中，it是在while循环体外创建的，因此while循环结束后，it仍然在内存中占据着一定的空间。
而使用for循环，在循环结束后，it的生命周期也会随之结束。

//注意：循环map时it.next()取的是key

 

1.3 Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

（1）遍历对象：Iterator能遍历set、list、map，ListIterator只能遍历List

（2）遍历方向：Iterator单向，ListIterator双向

（3）方法：ListIterator实现了Iterator接口，并包含其他的功能，如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。

 

 

2、第二层级

2.1 Collection 和 Collections 有什么区别？

Collection：接口集合，可被实例化，含set、list等

Collections：工具类，不可实例化，含各种操作集合的静态方法，如sort(),reverse(),copy(),binarySearch()等

 

3、第三、四层级

 3.1 list、map和set的区别

主要从有序性和重复性进行区分，详见以前文章《浅谈SET，LIST和MAP》

 

3.2 HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

（1）存储：hashMap允许key和value为null，hashtable不允许

（2）效率：hashTable同步的；而HashMap是非同步的，效率上比hashTable要高

（3）使用：hashtable注释可以看到为保留类，不建议使用。

　　单线程：hashMap

　　多线程：concurrentHashMap

 

3.3 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？

首选hashMap，插入删除定位元素较快；

若业务需要有序遍历则treeMap。

 

3.4 各种集合类的实现原理

 

3.5 ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

（1）数据结构：ArrayList为动态数组，LinkedList为双向链表

（2）效率：随机访问ArrayList效率高，在非首尾增删元素LinkedList效率高

（3）使用：频繁查找用ArrayList，频繁增删用LinkedList

 

3.6 Array与List间的转化

Array -> List：Arrays.asList()

List - > Array：ArrayList.toArray()

 

3.7 Array 和 ArrayList 有何区别？

（1）存储对象：Array支持基本数据类型和对象，ArrayList仅支持对象

（2）大小：Array固定长度，ArrayList动态扩展

（3）方法：ArrayList更多，如addAll(),removeAll()等

 

3.8 ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

（1）线程安全：vector线程安全，ArrayList非线程安全的

（2）性能：vector是同步的，ArrayList不是；ArrayList性能总体更好

（3）扩容：都会动态扩容，vector每次扩一倍，ArrayList扩50%

 

3.9 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别？

相同：都是从队列中取出第一个元素，并删除返回的对象

不同：poll() 在获取元素失败的时候会返回空，但是 remove() 失败的时候会抛出异常

 

3.10 怎么确保一个集合不能被修改？

可以用unmodifiableCollection(Collection c)封装成只读集合,例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("123");
Collection<String> co = Collection.unmodifiableCollection(list);
co.add("456");//此处会抛异常，不允许修改

 

 

三、HashMap

1、JDK1.7和1.8的区别

（1）数据结构

1.7：数组+链表

1.8：数组+链表+红黑树（时间复杂度O(logn)；转化为红黑树的阈值为8，原因是符合泊松分布；）

（2）插值方法

1.7：头插

1.8：尾插

（3）扩容方法

1.7：插入前扩容；扩容后顺序颠倒；

1.8：插入后扩容；扩容后顺序不变；

 

2.key和value特点

1.都允许为null。不过key只允许一次，对于的hashcode为0；value允许多个null。

2.string和integer可以作为key（为final类型，具有）

 

3.存取原理

 

 

 

4.线程不安全原因

Java7在多线程操作HashMap时可能引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序倒置，在转移过程中修改了原来链表中节点的引用关系。

Java8在同样的前提下并不会引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序不变，保持之前节点的引用关系。

　　但是即使不会出现死循环，但是通过源码看到put/get方法都没有加同步锁，多线程情况最容易出现的就是：无法保证上一秒put的值，下一秒get的时候还是原值，所以线程安全还是无法保证。

 

5.默认初始化大小是多少？为啥是这么多？为啥大小都是2的幂？

（1）默认长度16，太大浪费空间，太小频繁扩容

（2）原因：使存储高效，尽量减少hash碰撞，在（（n-1)&hash） 求索引的时候更均匀

深入：计算buckets桶位置的时候，公式为（(n-1) & hash），2的幂减去1的数的二进制数的结尾都是1，与hash值进行与运算，会得到其余数。进行按位与操作，使得结果剩下的值为对象的hash值的末尾几位，这样就我们只要保证对象的hash值生成足够散列即可

 

6.扩容方式？负载因子是多少？为什是这么多？

加载因子设置为0.75而不是1，是因为设置过大，桶中键值对碰撞的几率就会越大，同一个桶位置可能会存放好几个value值，这样就会增加搜索的时间，性能下降，设置过小也不合适，如果是0.1，那么10个桶，threshold为1，你放两个键值对就要扩容，太浪费空间了。

 

7.HashMap是怎么处理hash碰撞的

也就是说hash重复了怎么办？如果key也重复，则直接替换最小值；key不同则加到链表后面，如果链表长度到达8且数组的长度大于64时，则将链表转为红黑树，如果数组长度小于64，则是进行扩容

 

8.hash计算规则

（1）通过hashcode()获取hash1

（2）hash1右移16位，得到hash2

（3）hash1与hash2做异或得到hash3

（4）（n-1）&hash3得到桶位置

 

9.为什么不直接将key作为哈希值而是与高16位做异或运算？

因为数组位置的确定用的是与运算，仅仅最后四位有效，设计者将key的哈希值与高16为做异或运算使得在做&运算确定数组的插入位置时，此时的低位实际是高位与低位的结合，增加了随机性，减少了哈希碰撞的次数。

 

10.如果两个键的hashcode相同，你如何获取值对象

用equals()比较值