1、Java常用容器：List，Set，Map
List：
- 继承了Collection接口（public interface List<E> extends Collection<E> ），有序且允许出现重复值。
Set：
- 继承了Collection接口（public interface Set<E> extends Collection<E> ），无序且不允许出现重复值。
Map：
- 是一个使用键值对存储的容器（public interface Map<K,V> ）。
2、Collection 和 Collections 的区别
Collection：
- Collection是一个集合类的通用接口（源码：public interface Collection<E> extends Iterable<E>）。
- 通过查看源码可以发现，其中包含的都是一些通用的集合操作接口，他的直接继承接口有List和Set。
Collections：
- Collections是一个集合工具类（源码：public class Collections）。
- 其中提供一系列对集合操作的静态方法，比如排序：sort()，集合安全：synchronizedCollection()，反转：reverse()等等。
3、ArrayList 和 LinkedList 的区别
ArrayList：
- 底层数据结构是一个数组，查询效率比较高，添加删除较慢（默认添加在末尾，在指定位置添加元素效率比较低，因为需要将指定位置后续的元素都往后移位）。
LinkedList：
- 底层数据结构是一个双向链表（prev指向前节点，next指向后节点），查询效率比较慢，添加删除比较快。
4、ArrayList 和 Vector 的区别
ArrayList：
- 非线程安全，读取效率较高。
Vector：
- 线程安全（源码中显示该类的方法使用了synchronized），读取效率较低（推荐使用CopyOnWriteArrayList,该类适合读多写少的场景）。
5、HashMap 和 Hashtable 的区别
HashMap：
- 非线程安全，允许空键值，执行效率相对较高（底层使用的数据结构是数组+链表+红黑树（jdk8）或者数组+链表（jdk7））。
Hashtable：
- 线程安全，不允许空键值，执行效率相对较低（推荐使用ConcurrentHashMap）。
6、HashMap 和 TreeMap 的使用场景
HashMap：
- 一般情况下进行插入，删除，定位元素的话，使用HashMap（常用）。
TreeMap：
- 如果需要使用有序的集合，推荐用TreeMap。
7、HashMap 实现原理
以put操作为例：
- 首先会根据key的hashCode得到hash值（部分源码：return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)），依据hash值得到该元素在数组的位置（下标），如果该位置不存在元素，则将该元素直接放入此位置上；否则判断元素是否相等，如果是，则覆盖，否则使用拉链法解决冲突（创建一个链表，先加入的放到链尾，后加入的放在链头，超过8位时，使用红黑树存储）。
- 放入的元素是包含了键值对的元素，而非仅仅只有值。
8、HashSet 实现原理
以add操作为例：
- 进入add源码（return map.put(e, PRESENT)==null），可以看到其底层是用map来实现的，只是传入的值当做了map的key，而map的value使用的是统一的PRESENT。
9、迭代器：Iterator
Iterator：
- 是一个轻量级的对象（创建代价小），主要用来对集合进行遍历移除等操作。
- 示例代码如下
package com.spring.test.service.demo;
import java.util.*;
/**
* @Author: philosopherZB
* @Date: 2019/10/1
*/
public class Demo {
public static void main(String[] args){
List<String> list = new ArrayList<>(5);
for(int i=0;i<5;i++){
list.add("Test" + i);
System.out.println("输入：Test" + i);
}
//利用iterator()返回一个Iterator对象
Iterator<String> it = list.iterator();
//判断是否还存在元素
while(it.hasNext()){
//第一次调用next()会返回集合中的第一个元素，之后返回下一个
String s = it.next();
if("Test3".equals(s))
//移除某个元素
it.remove();
}
list.forEach(l->{
System.out.println(l);
});
}
}
10、ArrayList 扩容源码解析（JDK8）
源码解析：
- 首先我们使用 ArrayList<String> list = new ArrayList<>(5)创建一个ArrayLsit，这表明创建的ArrayList初始容量为5.
- 源码如下：
//默认初始容量10
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//一个空的默认对象数组，当ArrayList(int initialCapacity)，ArrayList(Collection<? extends E> c)中的容量等于0的时候使用
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//一个空的默认对象数组，用于ArrayList()构造器
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//一个对象数组，transient表示不能序列化
transient Object[] elementData;
//数组大小
private int size;
//以传入的容量构造一个空的list
public ArrayList(int initialCapacity) {
//如果传入值大于0，则创建一个该容量大小的数组。
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
//否则如果传入值等于0，则创建默认空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
//如果小于0则抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
- 接着我们使用add方法添加一个字符串到该list中，list.add("Test")。进入add源码会发现，真正的扩容是发生在add操作之前的。
- 源码如下：
//默认添加在数组末尾
public boolean add(E e) {
//添加之前先确认是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//新加入的元素是添加在了数组的末尾，随后数组size自增。
elementData[size++] = e;
return true;
}
- 进入ensureCapacityInternal()方法查看对应源码如下：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//先通过calculateCapacity方法计算最终容量，以确认实际容量
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
- 到这一步，我们需要先进入calculateCapacity()方法看看他是如何计算最后容量的，源码如下：
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果elementData为默认空数组，则比较传入值与默认值（10），返回两者中的较大值
//elementData为默认空数组指的是通过ArrayList()这个构造器创建的ArrayList对象
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//返回传入值
return minCapacity;
}
- 现在我们确认了最终容量，那么进入ensureExplicitCapacity，查看源码如下：
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
//如果最终确认容量大于数组容量，则进行grow()扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
- 可以看到，只有当最终容量大于数组容量时才会进行扩容。那么以我们上面的例子而言具体分析如下：
- 首先因为我们创建的时候就赋了初始容量5，所以elementData.length = 5。
- 当我们add第一个元素的时候，minCapacity是等于size + 1 = 1的。
- 此时minCapacity - elementData.length > 0条件不成立，所以不会进入grow(minCapacity)方法进行扩容。
- 以此类推，只有添加到第五个元素的时候，minCapacity = 6 大于 elementData.length = 5，这时就会进入grow(minCapacity)方法进行扩容。
- grow()以及hugeCapacity()源码如下：
//可分配的最大数组大小
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//扩容
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//oldCapacity表示旧容量
int oldCapacity = elementData.length;
//newCapacity表示新容量，计算规则为旧容量+旧容量的0.5，即旧容量的1.5倍。如果超过int的最大值会返回一个负数。
//oldCapacity >> 1表示右移一位，对应除以2的1次方。
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果新容量小于最小容量，则将最小容量赋值给新容量(有时手动扩容可能也会返回<0，对应方法为ensureCapacity())
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新容量大于MAX_ARRAY_SIZE，则执行hugeCapacity(minCapacity)返回对应值
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//复制旧数组到新容量数组中，完成扩容操作
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
//如果最小容量超过了int的最大值，minCapacity会是一个负数，此时抛出内存溢出错误
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
//比较最小容量是否大于MAX_ARRAY_SIZE，如果是则返回Integer.MAX_VALUE，否则返回MAX_ARRAY_SIZE
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
（以上所有内容皆为个人笔记，如有错误之处还望指正。）
原文地址：https://www.cnblogs.com/xihuantingfeng/p/11616389.html
时间： 2024-10-04 17:37:36