Java集合基础知识点复习-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Java集合基础知识点复习。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Java提供的常见集合

主要分为两类：

第一个是Collection 属于单列集合，第二个是Map 属于双列集合在Collection中有两个子接口List和Set。在我们平常开发的过程中用的比较多像list接口中的实现类ArrarList和LinkedList。在Set接口中有实现类HashSet和TreeSet。
在map接口中有很多的实现类，平时比较常见的是HashMap、TreeMap，还有一个线程安全的map:ConcurrentHashMap

List

ArrayList底层实现与扩容机制

ArrayList底层是用动态的数组实现的，初始容量为0，当第一次添加数据的时候才会初始化容量为10，在进行扩容的时候是原来容量的1.5倍，每次扩容都需要拷贝数组。

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ArrayList list=new ArrayList(10)中的list扩容几次

在ArrayList的源码中提供了一个带参数的构造方法，这个参数就是指定的集合初始长度，所以给了一个10的参数，就是指定了集合的初始长度是10，这里面并没有扩容。

第二个构造方法是无参构造函数，默认创建一个空集合

如何实现数组和List之间的转换

数组转list，可以使用jdk自动的一个工具类Arrars，里面有一个asList方法可以转换为数组
List 转数组，可以直接调用list中的toArray方法，需要给一个参数，指定数组的类型，需要指定数组的长度。

用Arrays.asList转List后，如果修改了数组内容，list受影响吗？List用toArray转数组后，如果修改了List内容，数组受影响吗

Arrays.asList转换list之后，如果修改了数组的内容，list会受影响!，因为它的底层使用的Arrays类中的一个内部类ArrayList来构造的集合，在这个集合的构造器中，把我们传入的这个集合进行了包装而已，最终指向的都是同一个内存地址
list用了toArray转数组后，如果修改了list内容，数组不会影响，当调用了toArray以后，在底层是它是进行了数组的拷贝，跟原来的元素就没啥关系了，所以即使list修改了以后，数组也不受影响

ArrayList 和 LinkedList 的区别

主要是底层使用的数据结构不一样，ArrayList 是动态数组，LinkedList 是双向链表，这也导致了它们很多不同的特点。

从操作数据效率来说

ArrayList按照下标查询的时间复杂度O(1)【内存是连续的，根据寻址公式】， LinkedList不支持下标查询查找（未知索引）： ArrayList需要遍历，链表也需要链表，时间复杂度都是O(n)
ArrayList尾部插入和删除，时间复杂度是O(1)；其他部分增删需要挪动数组，时间复杂度是O(n)
LinkedList头尾节点增删时间复杂度是O(1)，其他都需要遍历链表，时间复杂度是O(n)

从内存空间占用来说

ArrayList底层是数组，内存连续，节省内存
LinkedList 是双向链表需要存储数据，和两个指针，更占用内存

从线程安全来说，ArrayList和LinkedList都不是线程安全的

如何解决ArrayList 和 LinkedList 不是线程安全问题

主要有两种解决方案：

我们使用这个集合，优先在方法内使用，定义为局部变量，这样的话，就不会出现线程安全问题。
如果非要在成员变量中使用的话，可以使用线程安全的集合来替代，但是使用同步锁属于下下策，会影响服务器性能，因为它会使并行变成串行。
- ArrayList可以通过Collections 的 synchronizedList 方法将 ArrayList 转换成线程安全的容器后再使用。
- LinkedList 换成ConcurrentLinkedQueue来使用

还可以使用ThreadLocal，把该属性绑定在本地线程中。

HashMap

HashMap的实现原理

JDK1.8之前采用的拉链法，数组+链表
JDK1.8之后采用数组+链表+红黑树，链表长度大于8且数组长度大于64则会从链表转化为红黑树

HashMap的扩容机制

在添加元素或初始化的时候需要调用resize方法进行扩容，第一次添加数据初始化数组长度为16，以后每次扩容都是达到了扩容阈值（数组长度 * 0.75）
每次扩容的时候，都是扩容之前容量的2倍；扩容之后，会新创建一个数组，需要把老数组中的数据挪动到新的数组中
没有hash冲突的节点，则直接使用 e.hash & (newCap - 1) 计算新数组的索引位置
如果是红黑树，走红黑树的添加；如果是链表，则需要遍历链表，可能需要拆分链表，判断(e.hash & oldCap)是否为0，如果是0，该元素的位置则停留在原始位置，要么移动到原始位置+增加的数组大小这个位置上

hashMap的寻址算法

这个哈希方法首先计算出key的hashCode值，然后通过这个hash值右移16位后的二进制进行按位异或运算得到最后的hash值。
在putValue的方法中，计算数组下标的时候使用hash值与数组长度取模得到存储数据下标的位置，hashmap为了性能更好，并没有直接采用取模的方式，而是使用了数组长度-1 得到一个值，用这个值按位与运算hash值，最终得到数组的位置：e.hash & (newCap - 1)

为何HashMap的数组长度一定是2的次幂？

第一：
计算索引时效率更高：如果是 2 的 n 次幂可以使用位与运算代替取模
第二：
扩容时重新计算索引效率更高：在进行扩容时会进行判断 hash值按位与运算
旧数组长租是否 == 0 如果等于0，则把元素留在原来位置，否则新位置是等于旧位置的下标+旧数组长度

hashmap在1.7的多线程死循环问题

jdk7的的数据结构是：数组+链表在数组进行扩容的时候，因为链表是头插法，在进行数据迁移的过程中，有可能导致死循环

比如说，现在有两个线程
线程一：读取到当前的hashmap数据，数据中一个链表，在准备扩容时，线程二介入

线程二也读取hashmap，直接进行扩容。因为是头插法，链表的顺序会颠倒过来。比如原来的顺序是AB，扩容后的顺序是BA，线程二执行结束。

当线程一再继续执行的时候就会出现死循环的问题。
线程一先将A移入新的链表，再将B插入到链头，由于另外一个线程的原因，B的next指向了A，所以B->A->B,形成循环。

当然，JDK 8 将扩容算法做了调整，不再将元素加入链表头（而是保持与扩容前一样的顺序），尾插法，就避免了jdk7中死循环的问题。

HashSet与HashMap的区别

HashSet底层其实是用HashMap实现存储的, HashSet封装了一系列HashMap的方法. 依靠HashMap来存储元素值,(利用hashMap的key键进行存储), 而value值默认是一个Object类型的常量所以HashSet也不允许出现重复值, 判断标准和HashMap判断标准相同, 两个元素的hashCode相等并且通过equals()方法返回true.

HashTable与HashMap的区别

第一，数据结构不一样，hashtable是数组+链表，hashmap在1.8之后改为了数组+链表+红黑树
第二，hashtable存储数据的时候都不能为null，而hashmap是可以的
第三，hash算法不同，hashtable是用本地修饰的hashcode值，这可能导致更多的哈希冲突，从而影响性能。而hashmap经常了二次hash(可以看上面的寻址算法)
第四，扩容方式不同，hashtable是当前容量翻倍+1，hashmap是当前容量翻
倍
第五，hashtable是线程安全的，操作数据的时候加了锁synchronized，hashmap不是线程安全的，效率更高一些