List(对付顺序的好帮手): 存储的元素是有序的、可重复的。Set(注重独一无二的性质): 存储的元素不可重复的。Queue(实现排队功能的叫号机): 按特定的排队规则来确定先后顺序,存储的元素是有序的、可重复的。Map(用 key 来搜索的专家): 使用键值对(key-value)存储,类似于数学上的函数 y=f(x),"x" 代表 key,"y" 代表 value,key 是无序的、不可重复的,value 是无序的、可重复的,每个键最多映射到一个值。
RandomAccess 是一个标记接口,用来表明实现该接口的类支持随机访问(即可以通过索引快速访问元素)。由于 LinkedList 底层数据结构是链表
- 是否保证线程安全:
ArrayList和LinkedList都是不同步的,也就是不保证线程安全; - 底层数据结构:
ArrayList底层使用的是Object数组;LinkedList底层使用的是 双向链表 数据结构(JDK1.6 之前为循环链表) - 插入和删除是否受元素位置的影响:
ArrayList采用数组存储,所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如:执行add(E e)方法的时候,ArrayList会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾,这种情况时间复杂度就是 O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话(add(int index, E element)),时间复杂度就为 O(n)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。LinkedList采用链表存储,所以在头尾插入或者删除元素不受元素位置的影响(add(E e)、addFirst(E e)、addLast(E e)、removeFirst()、removeLast()),时间复杂度为 O(1),如果是要在指定位置i插入和删除元素的话(add(int index, E element),remove(Object o),remove(int index)), 时间复杂度为 O(n) ,因为需要先移动到指定位置再插入和删除。
- 是否支持快速随机访问:
LinkedList不支持高效的随机元素访问,而ArrayList(实现了RandomAccess接口) 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。 - 内存空间占用:
ArrayList的空间浪费主要体现在在 list 列表的结尾会预留一定的容量空间,而 LinkedList 的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比 ArrayList 更多的空间(因为要存放直接后继和直接前驱以及数据)。
我们在项目中一般是不会使用到 LinkedList 的,需要用到 LinkedList 的场景几乎都可以使用 ArrayList 来代替,并且,性能通常会更好!就连 LinkedList 的作者约书亚 · 布洛克(Josh Bloch)自己都说从来不会使用 LinkedList 。
双向链表: 包含两个指针,一个 prev 指向前一个节点,一个 next 指向后一个节点。
双向循环链表: 最后一个节点的 next 指向 head,而 head 的 prev 指向最后一个节点,构成一个环。
public interface RandomAccess {
}查看源码我们发现实际上 RandomAccess 接口中什么都没有定义。所以,在我看来 RandomAccess 接口不过是一个标识罢了。标识什么? 标识实现这个接口的类具有随机访问功能。
在 binarySearch() 方法中,它要判断传入的 list 是否 RandomAccess 的实例,如果是,调用indexedBinarySearch()方法,如果不是,那么调用iteratorBinarySearch()方法
public static <T>
int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)
return Collections.indexedBinarySearch(list, key);
else
return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
}ArrayList 实现了 RandomAccess 接口, 而 LinkedList 没有实现。为什么呢?我觉得还是和底层数据结构有关!ArrayList 底层是数组,而 LinkedList 底层是链表。数组天然支持随机访问,时间复杂度为 O(1),所以称为快速随机访问。链表需要遍历到特定位置才能访问特定位置的元素,时间复杂度为 O(n),所以不支持快速随机访问。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口,就表明了他具有快速随机访问功能。 RandomAccess 接口只是标识,并不是说 ArrayList 实现 RandomAccess 接口才具有快速随机访问功能的!
Comparable 和 Comparator 的区别Comparable 接口和 Comparator 接口都是 Java 中用于排序的接口,它们在实现类对象之间比较大小、排序等方面发挥了重要作用:Comparable 接口实际上是出自java.lang包 它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序Comparator接口实际上是出自 java.util 包它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序
无序性不等于随机性 ,无序性是指存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加 ,而是根据数据的哈希值决定的。
不可重复的数据结构:这意味着数据结构中的元素不允许重复。例如,Java中的Set接口及其实现类(如HashSet、TreeSet等)就是不允许包含重复元素的集合,如果试图向这些集合中添加已经存在的元素,则添加操作将被忽略。
HashSet、LinkedHashSet和TreeSet都是Set接口的实现类,都能保证元素唯一,并且都不是线程安全的。HashSet、LinkedHashSet和TreeSet的主要区别在于底层数据结构不同。HashSet的底层数据结构是哈希表(基于HashMap实现)。LinkedHashSet的底层数据结构是链表和哈希表,元素的插入和取出顺序满足 FIFO。TreeSet底层数据结构是红黑树,元素是有序的,排序的方式有自然排序和定制排序。- 底层数据结构不同又导致这三者的应用场景不同。
HashSet用于不需要保证元素插入和取出顺序的场景,LinkedHashSet用于保证元素的插入和取出顺序满足FIFO的场景,TreeSet用于支持对元素自定义排序规则的场景。
Queue 是单端队列,只能从一端插入元素,另一端删除元素,实现上一般遵循 先进先出(FIFO) 规则。
Queue 扩展了 Collection 的接口,根据 因为容量问题而导致操作失败后处理方式的不同 可以分为两类方法: 一种在操作失败后会抛出异常,另一种则会返回特殊值。
Queue 接口 |
抛出异常 | 返回特殊值 |
|---|---|---|
| 插入队尾 | add(E e) | offer(E e) |
| 删除队首 | remove() | poll() |
| 查询队首元素 | element() | peek() |
Deque 是双端队列,在队列的两端均可以插入或删除元素。
Deque 扩展了 Queue 的接口, 增加了在队首和队尾进行插入和删除的方法,同样根据失败后处理方式的不同分为两类:
Deque 接口 |
抛出异常 | 返回特殊值 |
|---|---|---|
| 插入队首 | addFirst(E e) | offerFirst(E e) |
| 插入队尾 | addLast(E e) | offerLast(E e) |
| 删除队首 | removeFirst() | pollFirst() |
| 删除队尾 | removeLast() | pollLast() |
| 查询队首元素 | getFirst() | peekFirst() |
| 查询队尾元素 | getLast() | peekLast() |
事实上,Deque 还提供有 push() 和 pop() 等其他方法,可用于模拟栈。
ArrayDeque 和 LinkedList 都实现了 Deque 接口,两者都具有队列的功能,但两者有什么区别呢?
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ArrayDeque是基于可变长的数组和双指针来实现,而LinkedList则通过链表来实现。 -
ArrayDeque不支持存储NULL数据,但LinkedList支持。 -
ArrayDeque是在 JDK1.6 才被引入的,而LinkedList早在 JDK1.2 时就已经存在。 -
ArrayDeque插入时可能存在扩容过程, 不过均摊后的插入操作依然为 O(1)。虽然LinkedList不需要扩容,但是每次插入数据时均需要申请新的堆空间,均摊性能相比更慢。
从性能的角度上,选用 ArrayDeque 来实现队列要比 LinkedList 更好。此外,ArrayDeque 也可以用于实现栈。
PriorityQueue 是在 JDK1.5 中被引入的, 其与 Queue 的区别在于元素出队顺序是与优先级相关的,即总是优先级最高的元素先出队。
这里列举其相关的一些要点:
PriorityQueue利用了二叉堆的数据结构来实现的,底层使用可变长的数组来存储数据PriorityQueue通过堆元素的上浮和下沉,实现了在 O(logn) 的时间复杂度内插入元素和删除堆顶元素。PriorityQueue是非线程安全的,且不支持存储NULL和non-comparable的对象。PriorityQueue默认是小顶堆,但可以接收一个Comparator作为构造参数,从而来自定义元素优先级的先后。
PriorityQueue 在面试中可能更多的会出现在手撕算法的时候,典型例题包括堆排序、求第 K 大的数、带权图的遍历等,所以需要会熟练使用才行。
BlockingQueue (阻塞队列)是一个接口,继承自 Queue。BlockingQueue阻塞的原因是其支持当队列没有元素时一直阻塞,直到有元素;还支持如果队列已满,一直等到队列可以放入新元素时再放入。
BlockingQueue 常用于生产者-消费者模型中,生产者线程会向队列中添加数据,而消费者线程会从队列中取出数据进行处理。
- 线程是否安全:
HashMap是非线程安全的,Hashtable是线程安全的,因为Hashtable内部的方法基本都经过synchronized修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用ConcurrentHashMap吧!); - 效率: 因为线程安全的问题,
HashMap要比Hashtable效率高一点。另外,Hashtable基本被淘汰,不要在代码中使用它; - 对 Null key 和 Null value 的支持:
HashMap可以存储 null 的 key 和 value,但 null 作为键只能有一个,null 作为值可以有多个;Hashtable 不允许有 null 键和 null 值,否则会抛出NullPointerException。 - 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同: ① 创建时如果不指定容量初始值,
Hashtable默认的初始大小为 11,之后每次扩充,容量变为原来的 2n+1。HashMap默认的初始化大小为 16。之后每次扩充,容量变为原来的 2 倍。 - 创建时如果给定了容量初始值,那么
Hashtable会直接使用你给定的大小,而HashMap会将其扩充为 2 的幂次方大小(HashMap中的tableSizeFor()方法保证,下面给出了源代码)。也就是说HashMap总是使用 2 的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是 2 的幂次方。 - 底层数据结构: JDK1.8 以后的
HashMap在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为 8)时,并且数组的长度大于 64的时候,会将链表转化为红黑树.
......
Java 中的 length属性是针对数组说的,比如说你声明了一个数组,想知道这个数组的长度则用到了 length 这个属性. Java 中的 length() 方法是针对字符串说的,如果想看这个字符串的长度则用到 length() 这个方法. Java 中的 size() 方法是针对泛型集合说的,如果想看这个泛型有多少个元素,就调用此方法来查看!hugeCapacity() 方法
LinkedList 仅仅在头尾插入或者删除元素的时候时间复杂度近似 O(1),其他情况增删元素的平均时间复杂度都是 O(n)
RandomAccess 是一个标记接口,用来表明实现该接口的类支持随机访问(即可以通过索引快速访问元素)。由于 LinkedList 底层数据结构是链表,内存地址不连续,只能通过指针来定位,不支持随机快速访问,所以不能实现 RandomAccess 接口。
是非线程安全的。
可以存储 null 的 key 和 value,但 null 作为键只能有一个,null 作为值可以有多个
底层是 数组和链表 数组 (链表->红黑树)
JDK1.8 之前 HashMap 由 数组+链表 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(“拉链法”解决冲突)。 JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于等于阈值(默认为 8)并且数组的长度大于 64 会将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。

