Java 集合Collection常见知识点汇总~
看了一些所謂大公司的JAVA面試問題，發現對于JAVA集合類的使用都比較看重似的，而自己在這方面還真的是所真甚少，抽空也學習學習吧。
java.util包中包含了一系列重要的集合類，而對于集合類，主要需要掌握的就是它的內部結構，以及遍歷集合的迭代模式。
接口：Collection
Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List和Set。
所有實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：無參數的構造函數用于創建一個空的Collection，有一個Collection參數的構造函數用于創建一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。后一個構造函數允許用戶復制一個Collection。
主要的一個接口方法：boolean add(Ojbect c)
雖然返回的是boolean，但不是表示添加成功與否，這個返回值表示的意義是add()執行后，集合的內容是否改變了（就是元素的數量、位置等有無變化）。類似的addAll，remove，removeAll，remainAll也是一樣的。
用Iterator模式實現遍歷集合
Collection有一個重要的方法：iterator()，返回一個Iterator（迭代器），用于遍歷集合的所有元素。Iterator模式可以把訪問邏輯從不同的集合類中抽象出來，從而避免向客戶端暴露集合的內部結構。典型的用法如下：
| Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代器while(it.hasNext()) {????Object obj = it.<span class="hljs-keyword">next(); // 得到下一個元素} |
不需要維護遍歷集合的“指針”，所有的內部狀態都由Iterator來維護，而這個Iterator由集合類通過工廠方法生成。
每一種集合類返回的Iterator具體類型可能不同，但它們都實現了Iterator接口，因此，我們不需要關心到底是哪種Iterator，它只需要獲得這個Iterator接口即可，這就是接口的好處，面向對象的威力。
要確保遍歷過程順利完成，必須保證遍歷過程中不更改集合的內容（Iterator的remove()方法除外），所以，確保遍歷可靠的原則是：只在一個線程中使用這個集合，或者在多線程中對遍歷代碼進行同步。
由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。
List接口
? ? List是有序的Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置。用戶能夠使用索引（元素在List中的位置，類似于數組下標）來訪問List中的元素，這類似于Java的數組。和下面要提到的Set不同，List允許有相同的元素。
? ? 除了具有Collection接口必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator接口，和標準的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，允許添加，刪除，設定元素，還能向前或向后遍歷。
? ?實現List接口的常用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。
下面進行小總結：（線讀寫底層）
Vector、ArrayList、LinkedList均為線型的數據結構，但是從實現方式與應用場景中又存在差別。
1 底層實現方式
ArrayList內部用數組來實現；LinkedList內部采用雙向鏈表實現；Vector內部用數組實現。
2?讀寫擴容機制
ArrayList在執行插入元素是超過當前數組預定義的最大值時，數組需要擴容，擴容過程需要調用底層System.arraycopy()方法進行大量的數組復制操作；在刪除元素時并不會減少數組的容量（如果需要縮小數組容量，可以調用trimToSize()方法）；在查找元素時要遍歷數組，對于非null的元素采取equals的方式尋找。
LinkedList在插入元素時，須創建一個新的Entry對象，并更新相應元素的前后元素的引用；在查找元素時，需遍歷鏈表；在刪除元素時，要遍歷鏈表，找到要刪除的元素，然后從鏈表上將此元素刪除即可。
Vector與ArrayList僅在插入元素時容量擴充機制不一致。對于Vector，默認創建一個大小為10的Object數組，并將capacityIncrement設置為0；當插入元素數組大小不夠時，如果capacityIncrement大于0，則將Object數組的大小擴大為現有size+capacityIncrement；如果capacityIncrement<=0,則將Object數組的大小擴大為現有大小的2倍。
3 讀寫效率
ArrayList對元素的增加和刪除都會引起數組的內存分配空間動態發生變化。因此，對其進行插入和刪除速度較慢，但檢索速度很快。
LinkedList由于基于鏈表方式存放數據，增加和刪除元素的速度較快，但是檢索速度較慢。
4 線程安全性
ArrayList、LinkedList為非線程安全；Vector是基于synchronized實現的線程安全的ArrayList。
需要注意的是：單線程應盡量使用ArrayList，Vector因為同步會有性能損耗；即使在多線程環境下，我們可以利用Collections這個類中為我們提供的synchronizedList(List list)方法返回一個線程安全的同步列表對象。
問題回答
利用PriorityBlockingQueue或Disruptor可實現基于任務優先級為調度策略的執行調度系統。
LinkedList類
? ? ? LinkedList實現了List接口，允許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。
? ? ? 注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));
ArrayList類（和vector一樣為動態數組，適合隨機訪問）
? ? ? ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。
size，isEmpty，get，set方法運行時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間為線性。
? ? ? 每個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用于存儲元素的數組的大小。這個容量可隨著不斷添加新元素而自動增加，但是增長算法并沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。
和LinkedList一樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。（擴容增加50%）
Vector類
? ? ? Vector非常類似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector創建的Iterator，雖然和ArrayList創建的Iterator是同一接口，但是，因為Vector是同步的，當一個Iterator被創建而且正在被使用，另一個線程改變了Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。可以根據需要自動的增加容量，當數組已滿時，會創建新的數組，并拷貝原有的數據（擴容增加一倍）
Stack 類
? ? ? Stack繼承自Vector，實現一個后進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否為空，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛創建后是空棧。
Set接口
? ? ? Set是一種不包含重復的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。
? ? ? 很明顯，Set的構造函數有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重復的元素。
請注意：必須小心操作可變對象（Mutable Object）。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將導致一些問題。
Map接口
? ? ?請注意，Map沒有繼承Collection接口，Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key，每個key只能映射一個value。Map接口提供3種集合的視圖，Map的內容可以被當作一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。
Hashtable類
? ? ? Hashtable繼承Map接口，實現一個key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的對象都可作為key或者value。
? ? ? 添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷為常數。
? ? ? Hashtable通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操作。
? ? ? 使用Hashtable的簡單示例如下，將1，2，3放到Hashtable中，他們的key分別是”one”，”two”，”three”：
Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));
要取出一個數，比如2，用相應的key：
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);
? ? ??由于作為key的對象將通過計算其散列函數來確定與之對應的value的位置，因此任何作為key的對象都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object，如果你用自定義的類當作key的話，要相當小心，按照散列函數的定義，如果兩個對象相同，即obj1.equals(obj2)=true，則它們的hashCode必須相同，但如果兩個對象不同，則它們的hashCode不一定不同，如果兩個不同對象的hashCode相同，這種現象稱為沖突，沖突會導致操作哈希表的時間開銷增大，所以盡量定義好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
? ? ??如果相同的對象有不同的hashCode，對哈希表的操作會出現意想不到的結果（期待的get方法返回null），要避免這種問題，只需要牢記一條：要同時復寫equals方法和hashCode方法，而不要只寫其中一個。
Hashtable是同步的。
HashMap類
? ? ??HashMap和Hashtable類似，不同之處在于HashMap是非同步的，并且允許null，即null value和null key。，但是將HashMap視為Collection時（values()方法可返回Collection），其迭代器操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得過高，或者load factor過低。
WeakHashMap類
? ? ??WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，如果一個key不再被外部所引用，那么該key可以被GC回收。
總結
- 如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對于需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。
- 如果程序在單線程環境中，或者訪問僅僅在一個線程中進行，考慮非同步的類，其效率較高，如果多個線程可能同時操作一個類，應該使用同步的類。
- 要特別注意對哈希表的操作，作為key的對象要正確復寫equals和hashCode方法。
- 盡量返回接口而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣如果以后需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java 集合Collection常见知识点汇总~的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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