Java面试准备——Java集合

Java集合

本文学习自GitHub上的JavaGuide项目，感谢大佬的资源，此处为自我学习与整理，原项目链接 JavaGuide

List, Set, Map三者的区别？

1. List（注重顺序）：List接口存储一组有序的，可存在duplicate的对象。（可以有多个元素引用相同的对象）
2. Set（注重独一无二）：不存在duplicate，不允许重复的集合。
3. Map（key索引）：键值对存储，Map会维护与Key关联的Value，两个Key可以有相同的Value，但是Key是不能有duplicate的。

ArrayList与LinkedList

1. 线程安全性：两者都不具备线程安全性，非同步。
2. 底层数据结构：ArrayList底层使用Object数组，LinkedList底层使用双向链表。
3. 插入的时间复杂度：因为ArrayList是数组，所以插入的时间复杂度和插入位置有关，LinkedList由于是链表，add(E e)方法时间复杂度近似为O(1)，但是插入到具体位置需要遍历，时间复杂度近似为O(n)。
4. 内存空间对比：ArrayList末尾会预留一部分的容量空间，造成空间浪费，LinkedList由于是双向链表，所以每一个元素占用的内存大于ArrayList。

ArrayList与Vector

最大的区别就是线程安全。Vector花费大量时间实现线程同步安全，所以在单线程建议使用ArrayList提高效率，考虑线程安全的情况下使用Vector。

HashSet如何检查重复

1. 当新加入对象到HashSet中时，首先会计算对象的hashcode来判断插入位置。如果当前hashcode没有duplicate，则直接加入。如果已存在相同的hashcode值，则调用equals()方法来判断对象是否相等，如果相等，不加入，如果不相等，加入一个新的位置。
2. hashCode()与equals()：
   （1）如果两个对象equals，那么hashcode也相等
   （2）如果两个对象hashcode相同，并不一定equals
   （3）所以如果equals()被覆盖过，hashCode()也必须被覆盖
   （4）hashCode()默认计算对象在堆上的位置，如果没有重写hashCode()，就算两个对象引用同一数据也不会相等
3. ==和equals()：==比较的是基本数据类型的值或者对象的引用地址，而equals()比较的是对象的值。

HashMap和HashTable

1. 线程安全：HashMap线程不安全，HashTable线程安全（内部方法都用synchronized修饰）。
2. 效率：HashMap高于HashTable，HashTable事实上已被淘汰，想要保证线程安全用Java后期产生的ConcurrentHashMap。
3. 对于空值的容忍性：HashMap可以接受Key为null，有且仅有一个，可以接受Value为null； HashTable不可以接受null值作为Key或者Value。
4. 初始大小和扩容：HashTable默认初始化大小为11，之后每次扩容变为原先的2n+1；HashMap默认初始化大小为16，每次扩容为2n。如果给定初始大小，HashTable会使用给定的大小，HashMap则会扩充为2的n次幂，这取决于HashMap的TableSizeFor()方法。也就是说HashMap总会使用2的n次幂作为哈希表的大小。
5. 底层数据结构：Java1.8以后HashMap在解决数据冲突时采用红黑树，当链表长度大于8时使用红黑树结构，使得搜索时间复杂度降低。而HashTable没有这种机制。

HashMap和HashSet

1. 实现接口：HashMap实现Map接口，HashSet实现Set接口
2. HashMap存储键值对，HashSet存储对象
3. HashMap使用Key计算hashcode，HashSet使用成员对象计算hashcode，如果对象hashcode相等，再去判断equals()。

总结

List

1. ArrayList：Object数组
2. Vector：Object数组，支持线程安全，但是效率低
3. LinkedList：双向链表

Set

1. HashSet：无序，存储对象，唯一性，底层采用HashMap来保存元素
2. LinkedHashSet：继承于HashSet，内部其实是通过LinkedHashMap实现的。笔者常用这个数据结构来对一组对象去重且排序，关于其内部原理并不是特别了解，只知道它可以对基本数据类型的一组数据进行排序同时去重。
3. TreeSet：有序，唯一，红黑树（自平衡的排序二叉树）

Map

1. HashMap：JDK1.8之前HashMap使用数组+链表的底层结构，1.8之后当链表长度大于8时使用红黑树来提高搜索效率。
2. LinkedHashMap：继承自HashMap，底层也是数组+链表+红黑树，在HashMap的基础上增加了一条双链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序，同时通过对链表的相应操作实现了访问顺序的相关逻辑。
3. TreeMap：红黑树，即自平衡的排序二叉树。