Java集合知识梳理

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前言

提示：Java集合的知识很零散，但是理解起来也不是很难，只要弄清各个接口和实现的关系，以及各种集合的应用场景，还是能自成系统的，写这篇文章也是为了给自己梳理一下，看自己掌握了哪些内容，还有哪些没有掌握。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、集合

集合的概览如下图所示：

从图上可以看出集合有两大接口：Collection和Map

1. Collection存放的是单个对象；
2. Map存放的是key-value键值对；

他们都实现了Iterator接口，这是一个迭代器接口，表明所有的集合和Map都有迭代器这个属性，利用迭代器进行遍历查询。

二、Collection

Collection有 List，set，Queue接口。

• List底层特点是有序，元素可以重复；
• set特点是无序，元素不能重复；
• Queue是元素从一端进，从另一端出的队列；

1.List

List的具体实现类包括ArrayList，LinkedList，和Vector

1.1 ArrayList

• 底层采用数组存储元素，与数组不同的是空间不足时能自动扩充存储空间，每次扩充空间后是原来空间的1.5倍；
• 带有索引，随机访问速度快，适合遍历访问；
• 当插入和删除中间位置的元素时，需要移动其后所有的元素的位置，因此增删的效率不高；
• 线程不安全；

1.2 LinkedList

• 底层采用链表存储元素，插入和删除的效率更高，适合插入和删除；
• 不适合随机访问；

1.2 Vector

• 和ArrayList相同底层也是采用数组存储元素，不同的是Vec是线程安全的，每个时刻只允许一个线程对其进行操作，因此其效率不高；
• 另一个与ArrayList不同点是其空间扩充时，扩充后的空间大小是原来的2倍。

2.Set

Set接口的实现由HashSet，LinkedHashSet，TreeSet；

2.1 HashSet

• 底层采用HashMap存储元素，存储元素的顺序不按照元素存入时的顺序；
• 基本操作的时间复杂度都是O(1)，存取速度快；
• 保证元素不重复是通过HashCode方法和equals方法实现的，hashCode决定元素存储的位置，equals方法决定元素是否重复；

2.2 LinkedHashSet

• 底层采用LinkedHashMap存储元素，使得元素按照存入时的顺序有序存储元素，最大的特点就是有序；
• 由于底层采用链表存储元素，因此迭代访问的效率比较高，插入的性能低；（思考）

2.3 TreeSet

• 采用红黑树对新增加的对象按照指定的顺序进行排序，可以使用自然排序和自定义比较器来排序；
• 自定义类使用TreeSet来存储必须实现Comparable接口，并且重写compareTo()函数;
• 缺点是查询速度没有HashSet快；

3.Queue

Queue用于模拟"队列"这种数据结构(先进先出 FIFO)。队列的头部保存着队列中存放时间最长的元素，队列的尾部保存着队列中存放时间最短的元素。新元素插入(offer)到队列的尾部，访问元素(poll)操作会返回队列头部的元素，队列不允许随机访问队列中的元素。

Queue的实现类有LinkedList，ArrayDqueue，PriorityQueue。其中LinkedList，ArrayDqueue又继承自Dqueue，Deque接口代表一个"双端队列"，双端队列可以同时从两端来添加、删除元素，因此Deque的实现类既可以当成队列使用、也可以当成栈使用

LinkedList和ArrayDqueue都能实现队列，他们的区别：

1. ArrayDqueue是一个可扩容的数组，LinkedList底层是链表结构；
2. ArrayDqueue不能存储null值，但是LinkedList可以；
3. ArrayDqueue在操作尾端的增删操作时更加高效；
4. ArrayDqueue在内存使用方面更加高效；

综上所述，一般选择使用ArrayDqueue，但是ArrayDqueue实在java6之后才出现的，java6之前不能使用ArrayDqueue。

3.1 LinkedList

基于链表的双端队列，不适合随机访问，适合增删。

3.2 ArrayDqueue

是一个基于数组的双端队列，和ArrayList类似，它们的底层都采用一个动态的、可重分配的Object[]数组来存储集合元素，当集合元素超出该数组的容量时，系统会在底层重新分配一个Object[]数组来存储集合元素

3.3 PriorityQueue

PriorityQueue并不是一个比较标准的队列实现，PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是按照加入队列的顺序，而是按照队列元素的大小进行重新排序

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三、Map

1.HashMap

• 需要重写HashCode和equals方法
• key不允许有重复，可以允许key有一个null值；
• 线程不安全
• 存取速度快，存储的顺序不确定
• 基本操作：put remove put get
• 如果有冲突，则使用散列链表的形式将所有相同哈希地址的元素串起来

2.HashTable

• 与HashMap的区别是线程安全
• 不允许key为null

3.TreeMap

• 可以实现排序，一种是自然排序，一种是定制排序，具体取决于使用的构造方法
• 基于红黑树（Red-Black tree）实现，每一个 key-value 节点作为红黑树的一个节点。
• 如果使用自定义的类来作为 TreeMap 中的 key 值，且想让 TreeMap 能够良好的工作，则必须重写自定义类中的equals()方法，TreeMap 中判断相等的标准是：两个 key 通过equals()方法返回为 true，并且通过compareTo()方法比较应该返回为 0。

提示：复习时可参考[这篇文章]，多看看，加深理解(https://www.huaweicloud.com/articles/8613c43982c7e6c6e3e6d35ccd613ecc.html)

4.LinkedHashMap

• LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，它保留插入的顺序，如果需要输出的顺序和输入时的相同，那么就选用 LinkedHashMap
• 底层为双端链表，由于 LinkedHashMap 需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于 HashMap 的性能，但在迭代访问 Map 里的全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。

总结

提示：这里对文章进行总结：
该部分内容需要不停的扩充，需要经常复习，真正掌握在自己的脑海中，这样无论在面试中还是在日常的工作中，都是有好处的，要不停的看关于这方面的知识，看到自己没有掌握的知识，及时记忆和理解，并且用自己的话总结出来，以便后面复习和复盘。