Java集合拓展01-编程知识

1、List，Set，Map三者的区别

List：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。
Set：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。
Map是一个键值对集合，存储键、值和之间的映射。 Key无序，唯一；value 不要求有序，允许重复。Map 的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap。

2、集合框架底层的数据结构

List集合：

Arraylist和Vector使用的是 Object 数组， LinkedList使用双向循环链表

Set集合：

HashSet（无序，唯一）：基于 HashMap 实现的，HashSet的值作为key，value是Object类型的常量
LinkedHashSet继承HashSet，并且通过 LinkedHashMap 来实现的
TreeSet（有序，唯一）：红黑树(自平衡的排序二叉树。

Map集合：

HashMap由数组+链表+红黑树组成的，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，当链表长度大于阈值（默认为8）并且数组长度大于64时，将链表转化为红黑树
LinkedHashMap（有序）继承自 HashMap，底层仍然是数组+链表+红黑树组成。另外，LinkedHashMap 在此基础上，节点之间增加了一条双向链表，使得可以保持键值对的插入顺序
HashTable无序，数组+链表组成的，数组是 HashTable的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的
TreeMap有序，红黑树

3、集合框架的扩容

ArrayList和Vector默认初始容量为10，当元素个数超过容量长度时都进行进行扩容，ArrayList扩容为原来的1.5倍，而Vector扩容为原来的2倍
HashSet和HashMap默认初始容量为16，加载因子为0.75：即当元素个数超过容量长度的0.75倍时，进行扩容，扩容为原来的2倍。HashSet基于 HashMap 实现的，因此两者相同
HashTable：默认初始容量为11，加载因子为0.75，扩容策略是2倍+1，如初始的容量为11，一次扩容后是容量为23

4、HashMap 的实现原理以及JDK1.7和JDK1.8的区别

实现原理

数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。我们综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入删除也容易的数据结构哈希表。并且使用最常用的一种方法—— 拉链法来实现哈希表。

数组存储的元素是一个Entry类，这个类有三个数据域，key、value（键值对），next(指向下一个Entry)。当两个key经过计算得到的index（索引）相同时，即产生哈希冲突时，用链地址法来解决哈希冲突，即通过next属性将索引值相同的链接在一起。随着map的容量或者链表长度越来越大，在进行进一步的优化，比如使用红黑树。

存储过程

HashMap个put()方法：

第一步首先将k,v封装成Node节点。第二步调用hashCode()方法得出hash值并将hash值转换成数组的下标，下标位置上如果没有任何元素（没有碰撞），就把Node节点添加到这个位置上。如果说下标对应的位置上有值（hash碰撞）。碰撞的元素与要插入的元素key值相等，直接进行value的更新；如果key值不相同，于是增长链表或者树节点的增加。插入之后判断是否进行扩容。

HashMap个get()方法：

先调用k的hashCode()方法得出哈希值，并转换成数组的下标。第二步：通过数组下标快速定位到某个位置上。如果该位置上什么都没有，则返回null。如果这个位置上有数据，那么它就会拿着参数k和单向链表上(红黑树)的每一个节点的k进行equals，如果所有equals方法都返回false，则get方法返回null。如果其中一个节点的k和参数k进行equals返回true，那么返回该节点的value。

区别

JDK1.7是数组+链表，无冲突时，存放数组；冲突时，存放链表；采用头插法。

JDK1.8是数组 + 链表 + 红黑树，无冲突时，存放数组；有冲突存放链表或者红黑树，当链表长度大于阈值（默认为8）并且数组长度大于64时，将链表转化为红黑树；树元素小于等于6时，树结构还原成链表形式。

5、Arraylist与LinkedList区别

ArrayList是数组的数据结构，LinkedList是链表的数据结构。
随机访问的时候，ArrayList的效率比较高，因为LinkedList要移动指针，而ArrayList是基于索引(index)的数据结构，可以直接映射到。
插入、删除数据时，LinkedList的效率比较高，因为ArrayList要移动数据。
LinkedList比ArrayList开销更大，因为LinkedList的节点除了存储数据，还需要存储引用。

6、HashMap 的扩容过程

第一步把数组长度变为原来的两倍，
第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中。
jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二步一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。

7、哪些集合类是线程安全的？哪些不安全

线性安全的

Vector：比Arraylist多了个同步化机制。
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。
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

8、ArrayList 和 Vector 的区别是什么

Vector是线程安全的，ArrayList不是线程安全的。
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。
Vector只要是关键性的操作，方法前面都加了synchronized关键字，来保证线程的安全性。

9、Collection与Collections的区别是什么

Collection是Java集合框架中的基本接口，如List接口也是继承于它

publicinterfaceList<E>extendsCollection<E>{}

Collections是Java集合框架提供的一个工具类，其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下：

publicstatic<T extendsComparable<?super T>>void sort(List<T> list){list.sort(null);
}

10、如何决定使用 HashMap 还是TreeMap？

这个点，主要考察HashMap和TreeMap的区别。

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按key的升序排序，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。

11、数组和 List之间的转换

List 转Array：必须使用集合的 toArray(T[] array)，如果直接使用 toArray 无参方法，返回值只能是 Object[] 类，强转其他类型可能有问题。

Array 转List：使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时，不能使用修改集合相关的方法。

PS：需要注意的是，asList() 返回的是一个视图（view），所以对该 List 进行添加、删除操作会直接影响到原数组的值，而且还不支持 add()、remove()、clear() 操作，不然会抛出 UnsupportedOperationException 异常，该方法适用于只需要读取数组中数据的情况。如果想要对集合修改元素，应该通过创建新的 List 进行修改。
可以这样使用弥补这个缺点：

//方式一：
ArrayList<String> arrayList =newArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二：
ArrayList<String> list =newArrayList<String>(Arrays.asList(strArray));

12、迭代器 Iterator 是什么？怎么用，有什么特点？

publicinterfaceCollection<E>extendsIterable<E>{
Iterator<E> iterator();

方法如下：

next()方法获得集合中的下一个元素
hasNext()检查集合中是否还有元素
remove()方法将迭代器新返回的元素删除
forEachRemaining(Consumer<?super E> action)方法，遍历所有元素

Iterator 主要是用来遍历集合用的，它的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

使用demo如下：

List<String> list =newArrayList<>();
Iterator<String> it = list. iterator();
while(it. hasNext()){String obj = it.next();System.out. println(obj);
}

13、ArrayList集合加入1万条数据，应该怎么提高效率

因为ArrayList的底层是数组实现,并且数组的默认值是10,如果插入10000条要不断的扩容,耗费时间,所以我们调用ArrayList的指定容量的构造器方法ArrayList(int size) 就可以实现不扩容,就提高了性能。