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java.util包中包含了一系列重要的集合类#xff0c;而对于集合类#xff0c;主要需要掌握的就是它的内部结…看了一些所谓大公司的JAVA面试问题发现对于JAVA集合类的使用都比较看重似的而自己在这方面还真的是所真甚少抽空也学习学习吧。
java.util包中包含了一系列重要的集合类而对于集合类主要需要掌握的就是它的内部结构以及遍历集合的迭代模式。
接口Collection
Collection是最基本的集合接口一个Collection代表一组Object即Collection的元素Elements。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数无参数的构造函数用于创建一个空的Collection有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
主要的一个接口方法boolean add(Ojbect c)虽然返回的是boolean但不是表示添加成功与否这个返回值表示的意义是add()执行后集合的内容是否改变了就是元素的数量、位置等有无变化。类似的addAllremoveremoveAllremainAll也是一样的。
用Iterator模式实现遍历集合
Collection有一个重要的方法iterator()返回一个Iterator迭代器用于遍历集合的所有元素。Iterator模式可以把访问逻辑从不同的集合类中抽象出来从而避免向客户端暴露集合的内部结构。典型的用法如下
Iterator it collection.iterator(); // 获得一个迭代器while(it.hasNext()) { Object obj it.span classhljs-keywordnext(); // 得到下一个元素}不需要维护遍历集合的“指针”所有的内部状态都由Iterator来维护而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成。
每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同但它们都实现了Iterator接口因此我们不需要关心到底是哪种Iterator它只需要获得这个Iterator接口即可这就是接口的好处面向对象的威力。
要确保遍历过程顺利完成必须保证遍历过程中不更改集合的内容Iterator的remove()方法除外所以确保遍历可靠的原则是只在一个线程中使用这个集合或者在多线程中对遍历代码进行同步。
由Collection接口派生的两个接口是List和Set。
List接口List是有序的Collection使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引元素在List中的位置类似于数组下标来访问List中的元素这类似于Java的数组。和下面要提到的Set不同List允许有相同的元素。除了具有Collection接口必备的iterator()方法外List还提供一个listIterator()方法返回一个ListIterator接口和标准的Iterator接口相比ListIterator多了一些add()之类的方法允许添加删除设定元素还能向前或向后遍历。实现List接口的常用类有LinkedListArrayListVector和Stack。
下面进行小总结线读写底层
Vector、ArrayList、LinkedList均为线型的数据结构但是从实现方式与应用场景中又存在差别。1 底层实现方式ArrayList内部用数组来实现LinkedList内部采用双向链表实现Vector内部用数组实现。2 读写扩容机制ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时数组需要扩容扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法进行大量的数组复制操作在删除元素时并不会减少数组的容量如果需要缩小数组容量可以调用trimToSize()方法在查找元素时要遍历数组对于非null的元素采取equals的方式寻找。LinkedList在插入元素时须创建一个新的Entry对象并更新相应元素的前后元素的引用在查找元素时需遍历链表在删除元素时要遍历链表找到要删除的元素然后从链表上将此元素删除即可。Vector与ArrayList仅在插入元素时容量扩充机制不一致。对于Vector默认创建一个大小为10的Object数组并将capacityIncrement设置为0当插入元素数组大小不够时如果capacityIncrement大于0则将Object数组的大小扩大为现有sizecapacityIncrement如果capacityIncrement0,则将Object数组的大小扩大为现有大小的2倍。3 读写效率ArrayList对元素的增加和删除都会引起数组的内存分配空间动态发生变化。因此对其进行插入和删除速度较慢但检索速度很快。LinkedList由于基于链表方式存放数据增加和删除元素的速度较快但是检索速度较慢。4 线程安全性ArrayList、LinkedList为非线程安全Vector是基于synchronized实现的线程安全的ArrayList。需要注意的是单线程应尽量使用ArrayListVector因为同步会有性能损耗即使在多线程环境下我们可以利用Collections这个类中为我们提供的synchronizedList(List list)方法返回一个线程安全的同步列表对象。问题回答利用PriorityBlockingQueue或Disruptor可实现基于任务优先级为调度策略的执行调度系统。
LinkedList类LinkedList实现了List接口允许null元素。此外LinkedList提供额外的getremoveinsert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈stack队列queue或双向队列deque。注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的ListList list Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));
ArrayList类和vector一样为动态数组适合随机访问ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素包括null。ArrayList没有同步。sizeisEmptygetset方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。每个ArrayList实例都有一个容量Capacity即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
和LinkedList一样ArrayList也是非同步的unsynchronized。扩容增加50%
Vector类Vector非常类似ArrayList但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口但是因为Vector是同步的当一个Iterator被创建而且正在被使用另一个线程改变了Vector的状态例如添加或删除了一些元素这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException因此必须捕获该异常。可以根据需要自动的增加容量当数组已满时会创建新的数组并拷贝原有的数据扩容增加一倍
Stack 类Stack继承自Vector实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法还有peek方法得到栈顶的元素empty方法测试堆栈是否为空search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口Set是一种不包含重复的元素的Collection即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)falseSet最多有一个null元素。很明显Set的构造函数有一个约束条件传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意必须小心操作可变对象Mutable Object。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)true将导致一些问题。
Map接口请注意Map没有继承Collection接口Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图Map的内容可以被当作一组key集合一组value集合或者一组key-value映射。
Hashtable类Hashtable继承Map接口实现一个key-value映射的哈希表。任何非空non-null的对象都可作为key或者value。添加数据使用put(key, value)取出数据使用get(key)这两个基本操作的时间开销为常数。Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大这会影响像get和put这样的操作。使用Hashtable的简单示例如下将123放到Hashtable中他们的key分别是”one””two””three”Hashtable numbers new Hashtable();numbers.put(“one”, new Integer(1));numbers.put(“two”, new Integer(2));numbers.put(“three”, new Integer(3));
要取出一个数比如2用相应的keyInteger n (Integer)numbers.get(“two”);System.out.println(“two ” n);由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object如果你用自定义的类当作key的话要相当小心按照散列函数的定义如果两个对象相同即obj1.equals(obj2)true则它们的hashCode必须相同但如果两个对象不同则它们的hashCode不一定不同如果两个不同对象的hashCode相同这种现象称为冲突冲突会导致操作哈希表的时间开销增大所以尽量定义好的hashCode()方法能加快哈希表的操作。如果相同的对象有不同的hashCode对哈希表的操作会出现意想不到的结果期待的get方法返回null要避免这种问题只需要牢记一条要同时复写equals方法和hashCode方法而不要只写其中一个。
Hashtable是同步的。
HashMap类HashMap和Hashtable类似不同之处在于HashMap是非同步的并且允许null即null value和null key。但是将HashMap视为Collection时values()方法可返回Collection其迭代器操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此如果迭代操作的性能相当重要的话不要将HashMap的初始化容量设得过高或者load factor过低。
WeakHashMap类WeakHashMap是一种改进的HashMap它对key实行“弱引用”如果一个key不再被外部所引用那么该key可以被GC回收。
总结
如果涉及到堆栈队列等操作应该考虑用List对于需要快速插入删除元素应该使用LinkedList如果需要快速随机访问元素应该使用ArrayList。如果程序在单线程环境中或者访问仅仅在一个线程中进行考虑非同步的类其效率较高如果多个线程可能同时操作一个类应该使用同步的类。要特别注意对哈希表的操作作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。尽量返回接口而非实际的类型如返回List而非ArrayList这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。
参考博文https://www.cnblogs.com/pureEve/p/6546286.html
