Java面试知识点（四十八）集合框架详解

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2021-09-29 23:14 403阅读 0赞

### 一、集合与数组 ###

数组（可以存储基本数据类型）是用来存现对象的一种容器，但是数组的长度固定，不适合在对象数量未知的情况下使用。

集合（只能存储对象，对象类型可以不一样）的长度可变，可在多数情况下使用。

### 二、层次关系 ###

如图所示：图中，实线边框的是实现类，折线边框的是抽象类，而点线边框的是接口  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**Collection 接口**是集合类的根接口，Java 中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了两个接口，就是 **Set 和 List**。Set 中不能包含重复的元素。List 是一个有序的集合，可以包含重复的元素，提供了按索引访问的方式。

**Map** 是 Java.util 包中的另一个接口，它和 Collection 接口没有关系，是相互独立的，但是都属于集合类的一部分。Map 包含了 key-value 对。Map 不能包含重复的 key，但是可以包含相同的 value。

**Iterator**，所有的集合类，都实现了 Iterator 接口，这是一个用于**遍历集合**中元素的接口，主要包含以下三种方法：  
1.hasNext () 是否还有下一个元素。  
2.next () 返回下一个元素。  
3.remove () 删除当前元素。

### 三、几种重要的接口和类简介 ###

1、List（有序、可重复）  
List 里存放的对象是有序的，同时也是可以重复的，List 关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。因为往 list 集合里插入或删除数据时，会伴随着后面数据的移动，所有插入删除数据速度慢。

2、Set（无序、不能重复）  
Set 里存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合中。

3、Map（键值对、键唯一、值不唯一）  
Map 集合中存储的是键值对，键不能重复，值可以重复。根据键得到值，对 map 集合遍历时先得到键的 set 集合，对 set 集合进行遍历，得到相应的值。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMzOTQ1MjQ2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 四、遍历 ###

在类集中提供了以下四种的常见输出方式：

1）Iterator：迭代输出，是使用最多的输出方式。

2）ListIterator：是 Iterator 的子接口，专门用于输出 List 中的内容。

3）foreach 输出：JDK1.5 之后提供的新功能，可以输出数组或集合。

4）for 循环

// iterator 的形式：
    Iterator it = arr.iterator();
    while(it.hasNext()){  object o =it.next(); ...}

### 五、ArrayList 和 LinkedList ###

ArrayList 和 LinkedList 在用法上没有区别，但是在功能上还是有区别的。LinkedList 经常用在增删操作较多而查询操作很少的情况下，ArrayList 则相反。

### 六、Map 集合 ###

#### 1.实现类：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap 和 TreeMap ####

HashMap

HashMap 是最常用的 Map，它根据键的 HashCode 值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。因为键对象不可以重复，所以 HashMap 最多只允许一条记录的键为 Null，允许多条记录的值为 Null，是非同步的

Hashtable

Hashtable 与 HashMap 类似，是 HashMap 的线程安全版，它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写 Hashtable，因此也导致了 Hashtale 在写入时会比较慢，它继承自 Dictionary 类，不同的是它不允许记录的键或者值为 null，同时效率较低。

ConcurrentHashMap

线程安全，并且锁分离。ConcurrentHashMap 内部使用段 (Segment) 来表示这些不同的部分，**每个段其实就是一个小的 hash table**，它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。

LinkedHashMap

LinkedHashMap 保存了记录的插入顺序，在用 Iteraor 遍历 LinkedHashMap 时，先得到的记录肯定是先插入的，在遍历的时候会比 HashMap 慢，有 HashMap 的全部特性。

TreeMap

TreeMap 实现 SortMap 接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序（自然顺序），也可以指定排序的比较器，当用 Iterator 遍历 TreeMap 时，得到的记录是排过序的。不允许 key 值为空，非同步的；

### 七、主要实现类区别小结 ###

**Vector 和 ArrayList**

1，vector 是线程同步的，所以它也是线程安全的，而 arraylist 是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用 arraylist 效率比较高。

2，如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector 增长率为目前数组长度的 100%，而 arraylist 增长率为目前数组长度的 50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据，用 vector 有一定的优势。

3，如果查找一个指定位置的数据，vector 和 arraylist 使用的时间是相同的，如果频繁的访问数据，这个时候使用 vector 和 arraylist 都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动，这个时候就应该考虑到使用 linklist, 因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。

ArrayList 和 Vector 是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许直接序号索引元素，但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作，所以索引数据快，插入数据慢，**Vector 由于使用了 synchronized 方法（线程安全）所以性能上比 ArrayList 要差**，**LinkedList 使用双向链表实现存储**，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入数度较快。

**arraylist 和 linkedlist**

1.ArrayList 是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList 基于链表的数据结构。

2.对于随机访问 get 和 set，ArrayList 觉得优于 LinkedList，因为 LinkedList 要移动指针。

3.对于新增和删除操作 add 和 remove，LinedList 比较占优势，因为 ArrayList 要移动数据。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList 的速度反而优于 LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据，LinkedList 的速度大大优于 ArrayList. 因为 ArrayList 每插入一条数据，要移动插入点及之后的所有数据。

**HashMap 与 TreeMap**

1、 HashMap 通过 hashcode 对其内容进行快速查找，而 TreeMap 中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用 TreeMap（HashMap 中元素的排列顺序是不固定的）。

2、在 Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么 TreeMap 会更好。使用 HashMap 要求添加的键类明确定义了 hashCode () 和 equals () 的实现。

两个 map 中的元素一样，但顺序不一样，导致 hashCode () 不一样。  
同样做测试：  
在 HashMap 中，同样的值的 map, 顺序不同，equals 时，false;  
而在 treeMap 中，同样的值的 map, 顺序不同，equals 时，true，说明，treeMap 在 equals () 时是整理了顺序了的。

**HashTable 与 HashMap**

1、同步性：Hashtable 是线程安全的，也就是说是同步的，而 HashMap 是线程序不安全的，不是同步的

2、HashMap 允许存在一个为 null 的 key，多个为 null 的 value 。

3、hashtable 的 key 和 value 都不允许为 null。

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