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1. 常见的集合有哪些#xff1f;
2. 线程安全的集合有哪些#xff1f;线程不安全的呢#xff1f;
3. Arraylist与 LinkedList 异同点#xff1f;
4. ArrayList 与 Vector 区别#xff1f;
5. Array 和 ArrayList 有什么区别#xff1f;什么时候该应 Array而不是…目录
1. 常见的集合有哪些
2. 线程安全的集合有哪些线程不安全的呢
3. Arraylist与 LinkedList 异同点
4. ArrayList 与 Vector 区别
5. Array 和 ArrayList 有什么区别什么时候该应 Array而不是 ArrayList 呢
6. HashMap的底层数据结构是什么
7. 解决hash冲突的办法有哪些HashMap用的哪种
8. HashMap 中 key 的存储索引是怎么计算的
9. HashMap 的put方法流程
10. 一般用什么作为HashMap的key?
11. 为什么在解决 hash 冲突的时候不直接用红黑树而选择先用链表再转红黑树?
12. HashMap默认加载因子是多少为什么是 0.75不是 0.6 或者 0.8
13. ConcurrentHashMap 和Hashtable的效率哪个更高为什么
14. Iterator 和 ListIterator 有什么区别
15. Collection框架中实现比较要怎么做
16. 为什么推荐使用更高效的ConcurrentHashMap类来替代HashTable
17. Java中ArrayList集合底层是怎么进行扩容的
18. CurrentHashMap
19. Java 容器都有哪些
20. Collection 和 Collections 有什么区别
21. List、Set、Map 之间的区别是什么
22. HashMap 和 Hashtable 有什么区别
23. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap
24. 说一下 HashMap 的实现原理
25. 说一下 HashSet 的实现原理
26. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么
27. 如何实现数组和 List 之间的转换
28. ArrayList 和Vector 的区别是什么
29. Array 和 ArrayList 有何区别
30. 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别
31. 哪些集合类是线程安全的
32. 迭代器 Iterator 是什么
a. 迭代器可以遍历Map集合吗
33. Iterator 怎么使用有什么特点
34. Iterator 和 ListIterator 有什么区别
35. 怎么确保一个集合不能被修改 1. 常见的集合有哪些
Java集合类主要由两个根接口Collection和Map派生出来的Collection派生出了三个子接口List、Set、QueueJava5新增的队列因此Java集合大致也可分成List、Set、Queue、Map四种接口体系。 注意Collection是一个接口Collections是一个工具类Map不是Collection的子接口。 2. 线程安全的集合有哪些线程不安全的呢
线程安全的 Hashtable比HashMap多了个线程安全。 ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。 Vector比Arraylist多了个同步化机制。 Stack栈也是线程安全的继承于Vector。 线性不安全的 HashMap Arraylist LinkedList HashSet TreeSet TreeMap
3. Arraylist与 LinkedList 异同点
是否保证线程安全 ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的也就是不保证线程安全 底层数据结构 Arraylist 底层使用的是Object数组LinkedList 底层使用的是双向循环链表 插入和删除是否受元素位置的影响 ArrayList 采用数组存储所以插入和删除元素的时间 复杂度受元素位置的影响。 比如执行 add(E e) 方法的时候 ArrayList 会默认在将指定的元 素追加到此列表的末尾这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话 add(int index, E element) 时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。
LinkedList 采用链表存储所以插入删除元素时间复杂度不受元素位置的影响都是近似 O1而数组为近似 On。 是否支持快速随机访问 LinkedList 不支持高效的随机元素访问而ArrayList 实现了 RandmoAccess 接口所以有随机访问功能。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于 get(int index) 方法)。 内存空间占用 ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间而 LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间因为要存放直接后继和直接前驱以及数据。
4. ArrayList 与 Vector 区别
Vector是线程安全的ArrayList不是线程安全的。其中Vector在关键性的方法前面都加了synchronized关键字来保证线程的安全性。如果有多个线程会访问到集合那最好是使用Vector因为不需要我们自己再去考虑和编写线程安全的代码。 ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍Vector是扩展1倍这样ArrayList就有利于节约内存空间。 5. Array 和 ArrayList 有什么区别什么时候该应 Array而不是 ArrayList 呢 Array 可以包含基本类型和对象类型ArrayList 只能包含对象类型。 Array 大小是固定的ArrayList 的大小是动态变化的。 ArrayList 提供了更多的方法和特性比如addAll()removeAll()iterator() 等等。 6. HashMap的底层数据结构是什么
在JDK1.7 和JDK1.8 中有所差别 在JDK1.7 中由“数组链表”组成数组是 HashMap 的主体链表则是主要为了解决哈希冲突而存在 的。 在JDK1.8 中由“数组链表红黑树”组成。当链表过长则会严重影响 HashMap 的性能红黑树搜索 时间复杂度是 O(logn)而链表是糟糕的 O(n)。因此JDK1.8 对数据结构做了进一步的优化引入了红 黑树链表和红黑树在达到一定条件会进行转换 当链表超过 8 且数组长度超过 64 才会转红黑树。 将链表转换成红黑树前会判断如果当前数组的长度小于 64那么会选择先进行数组扩容而不 是转换为红黑树以减少搜索时间。 红黑树相当于排序数据可以自动的使用二分法进行定位性能较高。一般情况下hash值做的比较好的话基本上用不到红黑树。
7. 解决hash冲突的办法有哪些HashMap用的哪种 解决Hash冲突方法有:开放定址法、再哈希法、链地址法拉链法、建立公共溢出区。HashMap中采用的是 链地址法 。 开放定址法也称为 再散列法 基本思想就是如果 pH(key) 出现冲突时则以 p 为基础再次hash p1H(p) ,如果p1再次出现冲突则以p1为基础以此类推直到找到一个不冲突的哈希地址 pi 。 因此开放定址法所需要的hash表的长度要大于等于所需要存放的元素而且因为存在再次hash所以 只能在删除的节点上做标记而不能真正删除节点。 再哈希法(双重散列多重散列)提供多个不同的hash函数当 R1H1(key1) 发生冲突时再计算 R2H2(key1) 直到没有冲突为止。 这样做虽然不易产生堆集但增加了计算的时间。 链地址法(拉链法)将哈希值相同的元素构成一个同义词的单链表,并将单链表的头指针存放在哈希表的第i个单元中查找、插入和删除主要在同义词链表中进行。链表法适用于经常进行插入和删除的情况。 建立公共溢出区将哈希表分为公共表和溢出表当溢出发生时将所有溢出数据统一放到溢出区。 8. HashMap 中 key 的存储索引是怎么计算的
首先HashMap会调用key对象的hashCode()方法来获取一个哈希码hash code。哈希码是一个整数值一般是根据key对象的内容计算得出的。然后HashMap会对哈希码进行一系列的运算以确定key在HashMap中的存储位置。其中一个关键的操作是对哈希码进行取模运算将其映射到HashMap的桶数组bucket array中。桶数组是HashMap内部用于存储键值对的数组结构。每个桶bucket实际上是一个链表或者红黑树用于处理哈希冲突即不同的key计算得到相同的哈希码。最终HashMap根据取模运算的结果将key存储在相应的桶中。 9. HashMap 的put方法流程
以JDK1.8为例简要流程如下
首先根据 key 的值计算 hash 值找到该元素在数组中存储的下标
如果数组是空的则调用 resize 进行初始化
如果没有哈希冲突直接放在对应的数组下标里
如果冲突了且 key 已经存在就覆盖掉 value
如果冲突后发现该节点是红黑树就将这个节点挂在树上
如果冲突后是链表判断该链表是否大于 8 如果大于 8 并且数组容量小于 64就进行扩容
如果链表节点大于 8 并且数组的容量大于 64则将这个结构转换为红黑树否则链表插入键值对若 key 存在就覆盖掉 value。 10. 一般用什么作为HashMap的key?
一般用Integer、String 这种不可变类当 HashMap 当 key而且 String 最为常用。 因为字符串是不可变的所以在它创建的时候 hashcode 就被缓存了不需要重新计算。这就是HashMap 中的键往往都使用字符串的原因。 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,这些类已经很规范的重写了 hashCode() 以及 equals() 方法。 11. 为什么在解决 hash 冲突的时候不直接用红黑树而选择先用链表再转红黑树?
因为红黑树需要进行左旋右旋变色这些操作来保持平衡而单链表不需要。当元素小于 8 个的时候此时做查询操作链表结构已经能保证查询性能。当元素大于 8 个的时候 红黑树搜索时间复杂度是 O(logn)而链表是 O(n)此时需要红黑树来加快查询速度但是新增节点的效率变慢了。 因此如果一开始就用红黑树结构元素太少新增效率又比较慢无疑这是浪费性能的。 12. HashMap默认加载因子是多少为什么是 0.75不是 0.6 或者 0.8
Node[] table的初始化长度length(默认值是16)Load factor为负载因子(默认值是0.75)threshold是 HashMap所能容纳键值对的最大值。threshold length * Load factor。也就是说在数组定义好长度 之后负载因子越大所能容纳的键值对个数越多。 默认的loadFactor是0.750.75是对空间和时间效率的一个平衡选择一般不要修改除非在时间和空间比较特殊的情况下
如果内存空间很多而又对时间效率要求很高可以降低负载因子Load factor的值 。
相反如果内存空间紧张而对时间效率要求不高可以增加负载因子loadFactor的值,这个值可以大1。
13. ConcurrentHashMap 和Hashtable的效率哪个更高为什么
ConcurrentHashMap 的效率要高于Hashtable因为Hashtable给整个哈希表加了一把大锁从而实现线程安全。而ConcurrentHashMap 的锁粒度更低在JDK1.7中采用分段锁实现线程安全在JDK1.8 中采用 CASSynchronized 实现线程安全。 Java 7Java 7中的ConcurrentHashMap使用了分段锁Segment Locking机制。它将整个哈希表分为多个段Segments每个段都有自己的锁。这样可以在多线程访问时同一时间允许多个线程在不同的段上进行并发的读写操作。这种机制在降低锁竞争的同时提高了并发性能。Java 8Java 8对ConcurrentHashMap进行了进一步的改进引入了基于CASCompare and Swap操作的无锁更新机制。在Java 8中ConcurrentHashMap使用了一种叫做锁条目Lock Striping的机制。它将整个哈希表分为多个较小的桶Buckets每个桶都可以独立进行并发的读写操作每个桶内部使用CAS操作和volatile变量来进行同步避免了锁的开销并提高了并发性能。Java 9Java 9在ConcurrentHashMap的锁机制上进行了一些改进。它引入了一种叫做分层锁Hierarchy of Locks的机制通过将对锁的竞争限制在特定的层级上来提高并发性能。该机制为并发的读取和写入操作提供了更好的扩展性和吞吐量。
14. Iterator 和 ListIterator 有什么区别 遍历。使用Iterator可以遍历所有集合如MapListSet但只能在向前方向上遍历集合中的元素。 使用ListIterator只能遍历List实现的对象但可以向前和向后遍历集合中的元素。 添加元素。Iterator无法向集合中添加元素而ListIteror可以向集合添加元素。 修改元素。Iterator无法修改集合中的元素而ListIterator可以使用set()修改集合中的元素。 索引。Iterator无法获取集合中元素的索引而使用ListIterator可以获取集合中元素的索引。
15. Collection框架中实现比较要怎么做
第一种实体类实现Comparable接口并实现 compareTo(T t) 方法称为内部比较器。 第二种创建一个外部比较器这个外部比较器要实现Comparator接口的 compare(T t1, T t2)方法
16. 为什么推荐使用更高效的ConcurrentHashMap类来替代HashTable
性能ConcurrentHashMap相对于HashTable在多线程环境下具有更好的性能。ConcurrentHashMap实现了细粒度的锁机制通过将数据分割为多个段Segment来实现并发访问。这样可以使多个线程在访问不同的段时并行进行减少了线程之间的竞争提高了并发性能。而HashTable则使用了全局的锁当一个线程访问HashTable时其他线程需要等待导致并发性能相对较低。扩展性ConcurrentHashMap允许多个线程同时读取和修改数据而不会阻塞其他线程的访问。这使得ConcurrentHashMap在高并发场景下能够更好地扩展提供更好的吞吐量和响应性。功能ConcurrentHashMap提供了更多的功能和灵活性。例如可以使用Iterator来遍历ConcurrentHashMap的结果在遍历过程中允许其他线程对Map进行修改。此外ConcurrentHashMap还提供了更多的操作方法如putIfAbsent()、replace()等等使得更复杂的并发操作变得更加方便。
17. Java中ArrayList集合底层是怎么进行扩容的
初始化容量当创建一个 ArrayList 对象时会为其分配一个初始容量。默认情况下初始容量是 10但也可以使用指定初始容量的构造函数来创建 ArrayList。添加元素当向 ArrayList 中添加元素时如果当前元素个数size达到了容量capacity即数组已满就需要进行扩容。计算新容量扩容时ArrayList 会计算新的容量大小。一般情况下新容量是原容量的 1.5 倍。例如当前容量为 10那么新容量就是 15。创建新数组根据计算得到的新容量ArrayList 会创建一个新的数组。复制元素接下来ArrayList 使用系统提供的 System.arraycopy() 方法将原数组中的元素逐个复制到新的数组中保持元素的顺序和索引不变。这个过程会遍历原数组然后将元素逐个拷贝到新数组的相同位置。更新引用复制完成后ArrayList 会更新内部的数组引用指向新的数组。扩容完成现在ArrayList 的底层数组已经扩容成功并可以接受新的元素添加。 18. CurrentHashMap
基本结构
分布策略 数组长度始终保持为2的次幂讲哈希值的高位参与运算通过为与操作来等价取模操作
动态扩容
1.7版本采用分段锁维护了一个Segment数组数组的元素是HashEntry数组
数组中的数据就依赖同一把锁不同HashEntry数组的读写数据互不干扰就形成了分段锁 put方法 19. Java 容器都有哪些
ArrayList: 动态数组可以根据需要调整大小。LinkedList: 双向链表适合插入和删除操作。HashSet: 无序集合使用哈希表实现不允许重复元素。TreeSet: 有序集合基于红黑树实现可以自动排序元素。LinkedHashSet: 有序集合使用哈希表和链表维护元素的插入顺序。HashMap: 无序键值对集合使用哈希表实现键和值都可以为null。TreeMap: 有序键值对集合基于红黑树实现按键进行排序。LinkedHashMap: 有序键值对集合使用哈希表和链表维护插入顺序。Stack: 堆栈遵循先进后出的原则。Queue: 队列遵循先进先出的原则。PriorityQueue: 优先级队列按照元素的优先级进行排序。
除了上述常见的容器类型之外Java还提供了其他特定用途的容器例如
Hashtable: 类似于HashMap但是是线程安全的。Vector: 动态数组类似于ArrayList但是是线程安全的。ConcurrentHashMap: 与HashMap类似但是是线程安全的。ConcurrentLinkedQueue: 无界队列线程安全。
20. Collection 和 Collections 有什么区别
CollectionCollection 是 Java 中定义集合类的接口。它是所有集合类的父接口定义了集合类的基本操作和行为。Collection 接口继承自 Iterable 接口提供了对集合元素的基本操作如添加、删除、遍历等。一些常见的实现类包括 List、Set 和 Queue。CollectionsCollections 是 Java 中的一个工具类提供了一系列静态方法用于操作集合类的工具方法。它包含了一些静态方法用于对集合进行排序、搜索、同步等操作。这些方法可以用于操作任何实现了 Collection 接口的集合如 List、Set 等。Collections 类中的方法是通过静态调用的方式来使用的常用的一些方法包括 sort()、binarySearch()、synchronizedCollection() 等。
21. List、Set、Map 之间的区别是什么
List、Set和Map是Java集合框架中三种常用的接口它们具有不同的特点和用途
List列表
允许重复元素。保留了元素的插入顺序。可以根据索引访问元素。常见的实现类有ArrayList基于数组实现LinkedList基于链表实现。
Set集合
不允许重复元素保证元素的唯一性。不保留元素的插入顺序。不提供根据索引访问元素的方式。常见的实现类有HashSet基于哈希表实现TreeSet基于红黑树实现。
Map映射
存储键值对Key-Value的集合。不允许重复的键但允许值的重复。键是唯一的通过键可以获取对应的值。常见的实现类有HashMap基于哈希表实现TreeMap基于红黑树实现LinkedHashMap基于链表和哈希表实现。
总结
List适合需要按照插入顺序存储和访问元素的场景允许重复元素。Set适合需要确保元素唯一性的场景不关心元素的顺序。Map适合需要存储键值对并且需要通过唯一键快速查找对应值的场景键是唯一的值可以重复。
22. HashMap 和 Hashtable 有什么区别
HashMap和Hashtable是Java中两种常用的键值对存储容器它们具有一些区别和不同的特点
线程安全性
HashMap是非线程安全的不对多线程并发操作进行同步处理。如果在多线程环境下使用HashMap需要自行处理线程安全问题。Hashtable是线程安全的对多线程并发进行同步处理。它的方法都是同步的适合在多线程环境下使用。
允许键或值为null
HashMap允许键和值为null即可以使用null作为键或值进行存储。Hashtable不允许键或值为null如果尝试使用null将会抛出NullPointerException。
继承关系
HashMap继承自AbstractMap类实现了Map接口。Hashtable继承自Dictionary类实现了Map接口。Dictionary类是一个已经过时的类不推荐使用。
迭代器
HashMap的迭代器Iterator是fail-fast的在迭代过程中如果其他线程对HashMap进行了修改将会抛出ConcurrentModificationException异常。Hashtable的迭代器是不fail-fast的在迭代过程中如果其他线程对Hashtable进行修改不会抛出异常但可能会导致迭代结果不确定。
性能
由于Hashtable在多线程环境下加锁同步会引入一定的性能开销。HashMap不进行同步较Hashtable在多线程环境下通常具有更好的性能。
需要注意的是从Java 1.2版本开始推荐使用HashMap而不是Hashtable因为HashMap在大多数情况下具有更好的性能和灵活性。对于线程安全的需求可以使用ConcurrentHashMap等并发集合类来替代Hashtable。
Fail-fast是一种软件开发中的设计理念和编程模式用于在程序出现并发修改异常时尽早地检测并抛出异常ConcurrentModificationException以避免潜在的不一致状态。它主要应用于迭代器和集合类的设计中。
23. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap
排序需求TreeMap是基于红黑树实现的可以保持键的有序性按键的自然顺序或自定义比较器进行排序。如果需要按照键的有序性进行遍历或检索可以选择TreeMap。HashMap则不保证键的有序性。插入和查找频率HashMap在插入和查找操作上的性能通常优于TreeMap。HashMap使用哈希表实现具有常数时间复杂度的查找和插入操作。而TreeMap的插入和查找操作的时间复杂度为O(log N)其中N是元素的数量。如果对于插入和查找的性能要求较高且不关心元素顺序可以选择HashMap。键的唯一性HashMap允许键为null并允许键的重复。而TreeMap要求键不能为null并且会根据键的自然顺序或自定义比较器来确保键的唯一性。如果需要保持键的唯一性可以选择TreeMap。内存占用TreeMap相对于HashMap更加复杂需要额外的红黑树结构来维护键的有序性可能会导致更高的内存占用。如果对于内存占用有限制可以选择HashMap。
综上所述一般情况下如果只需要快速的插入、查找或删除操作并且不关心元素顺序HashMap是更好的选择。而如果需要基于键的顺序进行遍历、范围查找或者保持键的唯一性可以选择TreeMap
24. 说一下 HashMap 的实现原理
HashMap 是 Java 中最常用的数据结构之一它基于哈希表Hash Table实现。以下是 HashMap 的主要实现原理
数据结构HashMap 内部使用数组和链表或红黑树Java 8来存储数据。
数组默认长度为16负载因子为0.75
哈希函数当调用 put(key, value) 方法时HashMap 首先会根据 key 的哈希码通过 key 的 hashCode() 方法获取计算出桶索引。依靠哈希函数尽可能均匀地将键值对分布到桶中。解决哈希碰撞由于不同的 key 可能产生相同的哈希码所以可能出现哈希碰撞多个键值对存储在同一个桶中。为了解决哈希碰撞HashMap 采用链表或红黑树来存储相同哈希码的键值对。在 Java 8 版本中当链表中的元素数量大于一定阈值时链表会转换为红黑树提高查询效率。查找元素当调用 get(key) 方法时HashMap 根据 key 的哈希码定位到对应的桶然后在该桶中遍历链表或红黑树根据 key 的 equals() 方法找到目标键值对并返回对应的值。扩容当 HashMap 中的键值对数量超过负载因子默认为 0.75与桶数组容量的乘积时会触发扩容操作。扩容会创建一个更大容量的新数组并重新计算键值对的哈希码然后重新分配至新的桶中以提高散列性能。迭代顺序HashMap 中的元素是无序的遍历的顺序并不是插入的顺序。如果需要有序遍历可以使用 LinkedHashMap。
需要注意的是HashMap 是非线程安全的如果在多线程环境下使用建议使用线程安全的 ConcurrentHashMap 或进行适当的同步操作。
put() 首先会创建一个Entry对象用来存储键和值根据键的哈希值计算在数组中的位置如果位置为null则直接添加进去如果不为null调用equals通过遍历链表比较键是否相等如果相等则覆盖元素如果不等则会在链表后面添加节点1.8开始当链表长度超过8且数组长度大于64会转换成红黑树。
如果存储的是自定义对象需要重写equals和hashcode方法
LinkedHashMap 有序因为底层维护了一个双向链表
25. 说一下 HashSet 的实现原理
HashSet 是 Java 中常用的集合类它实现了 Set 接口并基于 HashMap 进行实现。HashSet 的实现原理如下
内部使用 HashMapHashSet 内部使用 HashMap 来存储元素。HashMap 的键值对中键表示 HashSet 中的元素值固定为一个常量对象。数据结构HashSet 由 HashMap 实现实际上是一个 HashMap 的封装。HashSet 内部维护了一个 HashMap 对象所有的元素都存储为 HashMap 中的键而值对象则是一个随意选择的常量。不允许重复元素HashSet 是基于HashMap 的键唯一性特性实现的。当向 HashSet 中添加元素时它会调用 HashMap 的 put() 方法并使用该元素作为键来添加到 HashMap 中。由于 HashMap 的键是唯一的所以实现了元素在 HashSet 中的唯一性。哈希码和 equals 比较当调用 HashSet 的 add() 方法时HashSet 会获取元素的哈希码通过元素的 hashCode() 方法并计算桶索引。然后它会在对应桶位置上的链表或红黑树中查找是否存在相同哈希码的元素。如果存在则通过元素的 equals() 方法进行值比较如果相等则不添加到集合中。允许空元素HashSet 允许存储 null 元素。在 HashMap 的实现中可以将 null 作为键存储在 HashMap 中。迭代顺序HashSet 中的元素是无序的遍历的顺序并不是插入的顺序。如果需要有序遍历可以考虑使用 LinkedHashSet。
需要注意的是HashSet 是非线程安全的如果在多线程环境下使用建议使用线程安全的集合类如 ConcurrentHashSet 或进行适当的同步操作。
HashSet 的实现原理使得它具有了快速的元素查找和插入的特性同时具备自动去重的功能。在平均情况下HashSet 的插入和查找操作的时间复杂度都近似于 O(1)。
26. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么
内部数据结构 ArrayList内部使用动态数组数组长度可变来存储元素。它按索引进行访问和修改元素效率较高但在插入和删除元素时需要移动其他元素。LinkedList内部使用双向链表来存储元素。每个元素包含存储的值和指向前一个和后一个元素的指针。在插入和删除元素时仅需调整相邻元素的指针效率较高但随机访问元素效率较低。
访问效率 ArrayList由于使用连续的内存空间存储元素支持根据索引访问元素所以在随机访问时效率较高时间复杂度为O(1)。但在插入和删除元素时需要移动其他元素时间复杂度为O(n)。LinkedList由于使用链表存储元素访问元素时需要从头节点或尾节点开始遍历链表时间复杂度为O(n)。但在插入和删除元素时仅需调整相邻节点的指针时间复杂度为O(1)。
内存消耗 ArrayList由于使用动态数组每个元素连续存放在内存中不需要额外的指针存储因此相对节省内存空间。LinkedList由于使用链表每个元素需要额外的指针来存储前后关系因此相对消耗更多的内存空间。
适用场景 ArrayList适用于需要频繁通过索引进行访问和修改元素的场景例如按索引查找、更新、删除等操作。LinkedList适用于频繁进行插入、删除或只需要在链表的首尾进行操作的场景例如队列、栈等。
27. 如何实现数组和 List 之间的转换
要实现数组和List之间的转换可以使用Java中提供的相应方法和构造函数进行转换。下面我将展示如何从数组转换为List以及如何从List转换为数组。
从数组转换为List 使用Arrays类的.asList()方法可以将数组转换为List。这种转换操作是基于底层数组的因此对数组或转换后的List的修改会相互影响。示例代码如下
// 假设有一个整型数组
int[] array {1, 2, 3, 4, 5};// 将数组转换为List
ListInteger list Arrays.asList(array);
从List转换为数组 使用ArrayList的toArray()方法可以将List转换为数组。示例代码如下
// 假设有一个整型List
ListInteger list new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);// 将List转换为数组
Integer[] array list.toArray(new Integer[list.size()]);
注意在将List转换为数组时需要使用toArray()方法并传入一个具有相同类型的数组作为参数。如果不传入参数toArray()方法将返回一个Object类型的数组。
另外需要注意的是通过上述转换方法得到的List或数组是固定长度的无法进行添加或删除元素的操作。如果需要对List进行修改操作可以创建一个新的ArrayList并将转换后的List的元素添加到新的ArrayList中。 28. ArrayList 和Vector 的区别是什么
ArrayList和Vector是Java集合框架中的两个常见的List实现类它们在以下几个方面有一些区别
线程安全性 ArrayListArrayList是非线程安全的在多线程环境下使用时需要手动进行同步或使用其他线程安全的技术进行保护。VectorVector是线程安全的它的方法都使用了synchronized关键字进行同步。这意味着Vector适用于多线程环境下的并发访问。
扩容机制 ArrayListArrayList在扩容时会自动增加容量。当容量不足时会创建一个更大的数组并将原数组的元素复制到新数组中扩容的增长因子是1.5。这可能会引起一定的性能损耗。VectorVector在扩容时也会自动增加容量。当容量不足时会创建一个更大的数组并将原数组的元素复制到新数组中扩容的增长因子是2。与ArrayList不同Vector的扩容机制相对比较保守。
初始容量增长 ArrayListArrayList的默认初始容量为10当添加元素时如果容量不足会进行自动扩容。VectorVector的默认初始容量也为10当添加元素时如果容量不足会进行自动扩容。
效率 ArrayList由于ArrayList不进行线程同步处理相比Vector的效率要高一些。因此如果在单线程环境下使用ArrayList是更好的选择。Vector由于Vector使用了同步机制导致额外的开销因此在单线程环境下Vector的效率相对较低。
总的来说ArrayList和Vector在功能上是相似的都实现了List接口但Vector是线程安全的并具有较为保守的扩容机制适用于多线程的并发环境。而在单线程环境下ArrayList由于没有同步的开销可能会有更好的性能。根据具体的需求以及程序的并发情况可以选择合适的集合类来使用。
29. Array 和 ArrayList 有何区别
Array和ArrayList是Java中用于存储和操作一组元素的两种不同的数据结构它们具有以下区别
大小固定性 Array数组的大小是固定的一旦创建后大小就不能改变。ArrayListArrayList的大小是可变的可以根据需要动态地添加或删除元素。
类型 Array数组可以存储基本数据类型如intchar等和对象类型如String自定义类等的元素。ArrayListArrayList只能存储对象类型Object的元素不能直接存储基本数据类型需要使用对应的包装类如IntegerCharacter等。
功能 Array数组提供了与索引直接关联的快速访问元素的能力可以根据索引进行读取、修改和删除元素。但没有提供内置的支持添加和删除元素的方法需要手动调整数组的大小和元素的位置。ArrayListArrayList提供了丰富的方法来添加、删除和修改元素而且内部自动处理元素的增长和缩减。可以通过索引访问元素也可以使用诸如add()、remove()、set()等方法进行操作。
内存管理 Array数组在内存中是连续存储的占用一块固定大小的内存空间。ArrayListArrayList在内存中使用动态数组实现根据需要可以自动调整内部数组的大小适时扩容或缩减。因此ArrayList可以根据元素数量的变化来使用有效的内存。
综上所述Array是一种固定大小的数组支持快速访问元素但不提供动态添加和删除元素的方法。ArrayList是一个动态大小的数组提供了丰富的方法来操作元素适用于需要动态调整大小并进行增删操作的场景。选择使用哪种数据结构取决于具体的需求和操作模式 30. 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别
在Queue接口中poll()和remove()都是用于移除队列中的元素的方法它们在移除失败时的行为稍有不同
poll()方法 如果队列为空poll()方法返回null。如果队列不为空poll()方法会移除并返回队列头部的元素。
remove()方法 如果队列为空remove()方法会抛出NoSuchElementException异常。如果队列不为空remove()方法会移除并返回队列头部的元素。
因此主要区别在于当队列为空时的行为不同。
使用poll()方法可以在队列为空时返回null而不会抛出异常。这种情况下我们可以根据返回值是否为null来判断是否成功移除了元素。
使用remove()方法则需要注意如果队列为空调用remove()方法会抛出NoSuchElementException异常。因此在使用remove()方法时通常需要先检查队列是否为空以避免异常的抛出。
一般来说如果你不确定队列是否为空并希望在移除元素时得到一个特定的返回值来表示操作结果可以使用poll()方法。如果你确定队列不为空并且希望在队列为空时抛出异常可以使用remove()方法。
总的来说poll()方法在移除空队列时返回null而remove()方法则会抛出异常。根据具体的需求和处理方式选择适合的方法进行元素的移除操作。 31. 哪些集合类是线程安全的
VectorVector是线程安全的它的方法都使用了synchronized关键字进行同步适合在多线程环境中使用。HashtableHashtable也是线程安全的它的方法也使用了synchronized关键字进行同步适合在多线程环境中使用。然而Hashtable已经在Java 1.2中被更现代化的HashMap取代因为HashMap提供了更好的性能和扩展性。ConcurrentHashMapConcurrentHashMap是Java 5引入的高度并发的线程安全哈希表实现。它使用细粒度的锁机制使得多个线程可以同时读取而不会阻塞从而提高了并发性能。CopyOnWriteArrayListCopyOnWriteArrayList是一个线程安全的列表实现它通过对每次写操作都创建一个新的副本来实现线程安全。这意味着写操作会比较耗时但读操作不会阻塞。ConcurrentLinkedQueueConcurrentLinkedQueue是一个线程安全的无界队列实现它使用非阻塞算法适用于多线程的生产者-消费者模式。
32. 迭代器 Iterator 是什么
迭代器Iterator是Java集合框架中常用的一种设计模式它提供了一种便捷的方式来遍历并访问集合中的元素而不需要暴露集合内部的结构细节。
迭代器模式通过抽象出共同的遍历行为使得不同类型的集合类都可以用相同的方式进行遍历操作。迭代器提供了一种统一的访问集合元素的方式无论集合是数组、链表还是其他数据结构都可以通过迭代器按照一定的顺序逐个访问元素。
在Java中迭代器是通过Iterator接口实现的。该接口定义了一些基本的方法包括hasNext()用于判断是否还有下一个元素next()用于获取下一个元素remove()用于从集合中删除当前迭代过程中访问的元素可选操作。
boolean hasNext(): 检查迭代器是否还有下一个元素。E next(): 返回迭代器的下一个元素并将指针移动到下一个位置。void remove(): 从集合中移除迭代器最后访问的元素可选操作。
迭代器模式的优点在于它提供了一种与集合的具体实现解耦的方式使得集合类可以独立变化而不影响使用迭代器的代码。同时迭代器还提供了一种安全的方式来遍历集合避免了在遍历过程中修改集合结构导致的并发修改异常。
迭代器是集合的一个抽象表示它提供了一个统一的界面来访问集合中的元素而不暴露底层的数据结构和实现细节。
当我们使用迭代器进行遍历时迭代器会维护一个内部状态来跟踪当前遍历的位置。在遍历过程中如果集合发生了变化比如添加、删除元素迭代器会注意到这个变化并且在下一次检索元素时确保返回的元素是基于最新的集合状态。
这样一来即使在遍历过程中修改了集合的结构例如删除或添加元素也不会出现并发修改异常ConcurrentModificationException或非法状态异常IllegalStateException。迭代器会提供一个一致的、安全的遍历方式确保我们能够正确地访问集合中的元素。
需要注意的是迭代器只能单向遍历集合即从前往后逐个访问元素。如果需要逆向遍历可以考虑使用ListIterator接口它是Iterator的子接口提供了向前和向后遍历的功能 a. 迭代器可以遍历Map集合吗
是的迭代器可以用于遍历Map集合。Map是一种键值对的集合可以使用Entry对象来表示每个键值对。Map接口中的内部Entry接口提供了getKey()和getValue()方法可以用于获取键和值。
在Java中可以通过Map的entrySet()方法获取包含所有键值对的Set集合然后使用迭代器来遍历这个集合。以下是一个示例吧
MapString, Integer map new HashMap();
map.put(one, 1);
map.put(two, 2);
map.put(three, 3);SetMap.EntryString, Integer entrySet map.entrySet();
IteratorMap.EntryString, Integer iterator entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {Map.EntryString, Integer entry iterator.next();String key entry.getKey();Integer value entry.getValue();System.out.println(Key: key , Value: value);
}
33. Iterator 怎么使用有什么特点
获取集合的迭代器对象通过调用集合类的iterator()方法来获取该集合的迭代器对象。例如
ListString myList new ArrayList();
// 添加元素到集合
IteratorString iterator myList.iterator();
遍历集合元素通过迭代器对象调用hasNext()方法来检查是否还有下一个元素然后通过next()方法获取该元素。可以使用循环结构如while或for来遍历集合中的所有元素。例如
while (iterator.hasNext()) {String element iterator.next();// 对元素进行操作System.out.println(element);
}
可选操作如果需要在遍历过程中可以调用迭代器的remove()方法删除当前迭代过程中访问的元素。例如
iterator.remove();
迭代器的特点如下
迭代器提供了一种统一的访问集合元素的方式无论集合的具体实现是数组、链表或其他数据结构我们都可以使用相同的代码来进行遍历操作。迭代器实现了在遍历过程中逐个获取元素的功能允许我们按照一定的顺序遍历一个集合。迭代器是单向的只能从前往后遍历集合元素。如果需要逆向遍历元素可以考虑使用ListIterator接口。迭代器提供了一种安全的遍历方式避免了在遍历过程中修改集合结构导致的并发修改异常。
34. Iterator 和 ListIterator 有什么区别
Iterator和ListIterator都是Java集合框架中的迭代器接口用于遍历集合元素。它们之间的区别如下
遍历方向 Iterator只能单向遍历集合元素从前往后。ListIterator可以双向遍历集合元素既可以从前往后也可以从后往前。
定位能力 Iterator只能通过hasNext()和next()方法获取下一个元素并不能获得当前元素的索引位置。ListIterator在Iterator的基础上增加了previous()和hasPrevious()方法使其能够向前遍历并获取前一个元素同时还提供了nextIndex()和previousIndex()方法来获取当前元素的索引位置。
修改集合 Iterator提供了remove()方法允许在遍历过程中删除当前迭代的元素。ListIterator在Iterator的基础上增加了add()和set()方法可以在遍历过程中添加新元素或修改当前迭代的元素。
支持的集合类型 Iterator可用于遍历大部分Java集合框架中的集合如List、Set、Queue等。ListIterator主要用于遍历List接口的实现类如ArrayList、LinkedList等因为List才具备向前遍历和修改操作的能力。
35. 怎么确保一个集合不能被修改
要确保一个集合不能被修改可以采取以下几种方法
使用不可变集合在Java中有一些集合类是不可变的即它们在创建后不能被修改。例如Collections类提供了unmodifiableXXX()方法来创建不可变的集合如unmodifiableList()、unmodifiableSet()和unmodifiableMap()等。通过使用这些方法我们可以将可变的集合转换为不可变的集合从而防止对集合进行修改。
ListString mutableList new ArrayList();
mutableList.add(元素1);
mutableList.add(元素2);ListString immutableList Collections.unmodifiableList(mutableList);
immutableList.add(元素3); // 会抛出UnsupportedOperationException异常
需要注意的是虽然不可变集合本身不可修改但如果集合中包含的元素是可变对象那么这些元素的状态可能是可以被修改的。
使用只读接口引用将集合的可变引用限制为只读接口而不是具体的可修改接口。例如将可变的List引用声明为List接口而不是ArrayList类。
ListString mutableList new ArrayList(); // 可变的引用
ListString readOnlyList mutableList; // 只读的引用
readOnlyList.add(元素1); // 会抛出UnsupportedOperationException异常
这样做可以防止通过只读接口进行修改操作但如果有其他对可变引用的引用还是可以对集合进行修改。
自定义不可修改的集合类自定义一个集合类重写修改集合的方法并抛出UnsupportedOperationException异常来阻止修改操作。
public class ImmutableCollectionE implements CollectionE {// 省略实现重写修改集合的方法抛出UnsupportedOperationException异常
}
这种方法可以创建一个完全不可修改的集合类无论是通过接口方法还是直接修改底层数据结构都无法修改集合。
无论采用哪种方法都需要注意的是如果集合中的元素是可变对象那么这些对象的状态可能仍然可以被修改。要确保集合中的元素也是不可变的需要采取相应的措施来保证元素的不可变性。
另外需要注意的是以上方法只能防止直接修改集合本身的操作对于集合中对象的属性修改是无法控制的。如果需要完全保证集合及其元素的不可变性可以考虑使用不可变对象或进行深度拷贝来防止任何修改。
