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Java集合 超详细版+面试题

程序总是根据运行时才知道的某些条件去创建新的对象。在此之前,无法知道所需对象的数量甚至确切类型。为了解决这个普遍的编程问题,需要在任意时刻和任意位置创建任意数量的对象。下面讲详细介绍如何使用标准库中的集合类。

集合框架图

Java集合 超详细版+面试题

简化图:

Java集合 超详细版+面试题

说明:对于以上的框架图有如下几点说明

1、所有集合类都位于java.util包下。Java 的集合类主要由两个接口派生而出:Collection 和 Map,Collection 和 Map 是 Java 集合框架的根接口,这两个接口又包含了一些子接口或实现类。

2、集合接口:6 个接口(短虚线表示),表示不同集合类型,是集合框架的基础。

3、抽象类:5 个抽象类(长虚线表示),对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。

4、实现类:8 个实现类(实线表示),对接口的具体实现。

5、Collection 接口是一组允许重复的对象。

6、Set 接口继承 Collection,集合元素不重复。

7、List 接口继承 Collection,允许重复,维护元素插入顺序。

8、Map 接口是键-值对象,与 Collection 接口没有什么关系。

9、Set、List 和 Map 可以看做集合的三大类:

List 集合是有序集合,集合中的元素可以重复,访问集合中的元素可以根据元素的索引来访问。

Set 集合是无序集合,集合中的元素不可以重复,访问集合中的元素只能根据元素本身来访问(也是集合里元素不允许重复的原因)。

Map 集合中保存 Key-value 对形式的元素,访问时只能根据每项元素的 key 来访问其 value。

基本概念

Java 集合概览

Java 集合, 也叫作容器,主要是由两大接口派生而来:一个是 Collection接口,主要用于存放单一元素;另一个是 Map 接口,主要用于存放键值对。对于Collection 接口,下面又有三个主要的子接口:List、Set 和 Queue。

Java集合类库采用“持有对象”的思想,并将其分为两个不同的概念,表示为类库的基本接口:

1.集合(Collection):一个独立元素的序列,这些元素都服从一条或多条规则。List 必须以插入的顺序保存元素, Set 不能包含重复元素, Queue 按照排队规则来确定对象产生的顺序(通常与它们被插入的顺序相同)。

2. 映射(Map) :一组成对的“键值对”对象,允许使用键来查找值。ArrayList 使用数字来查找对象,因此在某种意义上讲,它是将数字和对象关联在一起。map 允许我们使用一个对象来查找另一个对象,它也被称作关联数组(associative array),因为它将对象和其它对象关联在一起;或者称作字典(dictionary),因为可以使用一个键对象来查找值对象,就像在字典中使用单词查找定义一样。Map 是强大的编程工具。Java集合类库将接口(interfaces)与实现(implementations)分离。使用接口的目的是,如果想要改变具体实现,只需在创建时修改它就行了。因此,可以像下面这样创建一个 List :

List<User> apples = new ArrayList<>();

这种方式并非总是有效的,因为某些具体类有额外的功能。例如, LinkedList 具有 List 接口中未包含的额外方法,而 TreeMap 也具有在 Map 接口中未包含的方法。如果需要使用这些方法,就不能将它们向上转型为更通用的接口。

说说 List, Set, Queue, Map 四者的区别?

List(对付顺序的好帮手): 存储的元素是有序的、可重复的。

Set(注重独一无二的性质): 存储的元素是无序的、不可重复的。

Queue(实现排队功能的叫号机): 按特定的排队规则来确定先后顺序,存储的元素是有序的、可重复的。

Map(用 key 来搜索的专家): 使用键值对(key-value)存储,类似于数学上的函数 y=f(x),"x" 代表 key,"y" 代表 value,key 是无序的、不可重复的,value 是无序的、可重复的,每个键最多映射到一个值。

如何选用集合?

主要根据集合的特点来选用,比如我们需要根据键值获取到元素值时就选用 Map 接口下的集合,需要排序时选择 TreeMap,不需要排序时就选择 HashMap,需要保证线程安全就选用 ConcurrentHashMap。

当我们只需要存放元素值时,就选择实现Collection 接口的集合,需要保证元素唯一时选择实现 Set 接口的集合比如 TreeSet 或 HashSet,不需要就选择实现 List 接口的比如 ArrayList 或 LinkedList,然后再根据实现这些接口的集合的特点来选用。

为什么要使用集合?

当我们需要保存一组类型相同的数据的时候,我们应该是用一个容器来保存,这个容器就是数组,但是,使用数组存储对象具有一定的弊端, 因为我们在实际开发中,存储的数据的类型是多种多样的,于是,就出现了“集合”,集合同样也是用来存储多个数据的。

数组的缺点是一旦声明之后,长度就不可变了;同时,声明数组时的数据类型也决定了该数组存储的数据的类型;而且,数组存储的数据是有序的、可重复的,特点单一。但是集合提高了数据存储的灵活性,Java 集合不仅可以用来存储不同类型不同数量的对象,还可以保存具有映射关系的数据。

Java集合经典问题

ArrayList 了解吗?

ArrayList 的底层是动态数组,它的容量能动态增长。在添加大量元素前,应用可以使用ensureCapacity操作增加 ArrayList 实例的容量。ArrayList 继承了 AbstractList ,并实现了 List 接口。

ArrayList 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。

ArrayList 了解吗?

ArrayList 的底层是动态数组,它的容量能动态增长。在添加大量元素前,应用可以使用ensureCapacity操作增加 ArrayList 实例的容量。ArrayList 继承了 AbstractList ,并实现了 List 接口。

ArrayList 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。

HashMap为什么线程不安全?

多线程下扩容死循环。JDK1.7中的 HashMap 使用头插法插入元素,在多线程的环境下,扩容的时候有可能导致环形链表的出现,形成死循环。

HashMap和HashTable的区别?

HashMap和Hashtable都实现了Map接口。

HashMap可以接受为null的key和value,key为null的键值对放在下标为0的头结点的链表中,而Hashtable则不行。

HashMap是非线程安全的,HashTable是线程安全的。Jdk1.5提供了ConcurrentHashMap,它是HashTable的替代。

Hashtable很多方法是同步方法,在单线程环境下它比HashMap要慢。

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