济南制作网站软件,四川省建设网站电子签章,做私人网站,龙岩酷搜网集合容器概述
什么是集合
**集合框架#xff1a;**用于存储数据的容器。 集合框架是为表示和操作集合而规定的一种统一的标准的体系结构。 任何集合框架都包含三大块内容#xff1a;对外的接口、接口的实现和对集合运算的算法。
**接口#xff1a;**表示集合的抽象数据类…集合容器概述
什么是集合
**集合框架**用于存储数据的容器。 集合框架是为表示和操作集合而规定的一种统一的标准的体系结构。 任何集合框架都包含三大块内容对外的接口、接口的实现和对集合运算的算法。
**接口**表示集合的抽象数据类型。接口允许我们操作集合时不必关注具体实现从而达到“多态”。在面向对象编程语言中接口通常用来形成规范。
**实现**集合接口的具体实现是重用性很高的数据结构。
**算法**在一个实现了某个集合框架中的接口的对象身上完成某种有用的计算的方法例如查找、排序等。这些算法通常是多态的因为相同的方法可以在同一个接口被多个类实现时有不同的表现。事实上算法是可复用的函数。它减少了程序设计的辛劳。 集合框架通过提供有用的数据结构和算法使你能集中注意力于你的程序的重要部分上而不是为了让程序能正常运转而将注意力于低层设计上。
通过这些在无关API之间的简易的互用性使你免除了为改编对象或转换代码以便联合这些API而去写大量的代码。 它提高了程序速度和质量。
集合的特点
集合的特点主要有如下两点
对象封装数据对象多了也需要存储。集合用于存储对象。对象的个数确定可以使用数组对象的个数不确定的可以用集合。因 为集合是可变长度的。
集合和数组的区别
数组是固定长度的集合可变长度的。数组可以存储基本数据类型也可以存储引用数据类型集合只能存 储引用数据类型。数组存储的元素必须是同一个数据类型集合存储的对象可以是不同 数据类型。
**数据结构**就是容器中存储数据的方式。 对于集合容器有很多种。因为每一个容器的自身特点不同其实原理在于每个容器的内部数据结构不同。 集合容器在不断向上抽取过程中出现了集合体系。在使用一个体系的原则参阅顶层内容。建立底层对象。
使用集合框架的好处
容量自增长提供了高性能的数据结构和算法使编码更轻松提高了程序速度和质 量允许不同 API 之间的互操作API之间可以来回传递集合可以方便地扩展或改写集合提高代码复用性和可操作性。通过使用JDK自带的集合类可以降低代码维护和学习新API成本。
常用的集合类有哪些
Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口
Collection接口的子接口包括Set接口和List接口Map接口的实现类主要有HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等Set接口的实现类主要有HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等List接口的实现类主要有ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等
ListSetMap三者的区别List、Set、Map 是否继承自 Collection 接口List、Map、Set 三个接口存取元素时各有什么特点 Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类Collection集合的子接口有Set、List、Queue三种子接口。我们比较常用的是Set、ListMap接口不是collection的子接口。 Collection集合主要有List和Set两大接口 List一个有序元素存入集合的顺序和取出的顺序一致容器元素可以重 复可以插入多个null元素元素都有索引。常用的实现类有ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set一个无序存入和取出顺序有可能不一致容器不可以存储重复元素只允许存入一个null元素必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。
Map是一个键值对集合存储键、值和之间的映射。 Key无序唯一value 不要求有序允许重复。Map没有继承于Collection接口从Map集合中检索元素时只要给出键对象就会返回对应的值对象。 Map 的常用实现类HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap
集合框架底层数据结构
Collection
List
Arraylist Object数组Vector Object数组LinkedList 双向循环链表
Set HashSet无序唯一基于 HashMap 实现的底层采用 HashMap 来保 存元素
LinkedHashSet LinkedHashSet 继承与 HashSet并且其内部是通过LinkedHashMap 来实现的。有点类似于我们之前说的LinkedHashMap 其内部是基于 Hashmap 实现一样不过还是有一点点区别的。TreeSet有序唯一 红黑树(自平衡的排序二叉树。) MapHashMap 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时将链表转化为红黑树以减少搜索时间LinkedHashMapLinkedHashMap 继承自 HashMap所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构即由数组和链表或红黑树组成。另外LinkedHashMap 在上面结构的基础上增加了一条双向链表使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作实现了访问顺序相关逻辑。HashTable 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TreeMap 红黑树自平衡的排序二叉树
哪些集合类是线程安全的
vector就比arraylist多了个同步化机制线程安全因为效率较低现在已经不太建议使用。在web应用中特别是前台页面往往效率页面响应速度是优先考虑的。statck堆栈类先进后出。hashtable就比hashmap多了个线程安全。enumeration枚举相当于迭代器。
Java集合的快速失败机制 “fail-fast”
是java集合的一种错误检测机制当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时有可能会产生 fail-fast 机制。 例如假设存在两个线程线程1、线程2线程1通过Iterator在遍历集合A中的元素在某个时候线程2修改了集合A的结构是结构上面的修改而不是简单的修改集合元素的内容那么这个时候程序就会抛出ConcurrentModificationException 异常从而产生fail-fast机制。 原因迭代器在遍历时直接访问集合中的内容并且在遍历过程中使用一个modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化就会改变modCount的值。每当迭代器使用hashNext()/next()遍历下一个元素之前都会检测modCount变量是否为expectedmodCount值是的话就返回遍历否则抛出 异常终止遍历。
解决办法
在遍历过程中所有涉及到改变modCount值得地方全部加上 synchronized。使用CopyOnWriteArrayList来替换ArrayLis
怎么确保一个集合不能被修改
可以使用 Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合这样改变集合的任何操作都会抛出 Java. lang.UnsupportedOperationException 异常。 示例代码如下
1 ListString list new ArrayList();
2 list. add(x);
3 CollectionString clist Collections. unmodifiableCollection(list);
4 clist. add(y); // 运行时此行报错
5 System. out. println(list. size());Collection接口
List接口
迭代器 Iterator 是什么
Iterator 接口提供遍历任何 Collection 的接口。我们可以从一个 Collection 中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了 Java 集合框架中的Enumeration迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。
Iterator 怎么使用有什么特点
Iterator 使用代码如下
1 ListString list new ArrayList();
2 IteratorString it list. iterator();
3 while(it. hasNext()){
4 String obj it. next();
5 System. out. println(obj);
6 }Iterator 的特点是只能单向遍历但是更加安全因为它可以确保在当前遍历的集合元素被更改的时候就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
如何边遍历边移除Collection 中的元素
边遍历边修改 Collection 的唯一正确方式是使用 Iterator.remove() 方法如下
1 IteratorInteger it list.iterator();
2 while(it.hasNext()){
3 *// do something*
4 it.remove();
5 }一种最常见的错误代码如下
1 for(Integer i : list){
2 list.remove(i)
3 }运行以上错误代码会报 ConcurrentModificationException 异常。这是因为当使用 foreach(for(Integer i : list)) 语句时会自动生成一个iterator 来遍历该list但同时该 list 正在被 Iterator.remove() 修改。Java 一般不允许一个线程在遍历 Collection 时另一个线程修改它。
Iterator 和 ListIterator 有什么区别
Iterator 可以遍历 Set 和 List 集合而 ListIterator 只能遍历 List。Iterator 只能单向遍历而 ListIterator 可以双向遍历向前/后遍历。ListIterator 实现 Iterator 接口然后添加了一些额外的功能比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。
遍历一个 List 有哪些不同的方式每种方法的实现原理是什么Java 中 List 遍历的最佳实践是什么
遍历方式有以下几种
for 循环遍历基于计数器。在集合外部维护一个计数器然后依次读取每一个位置的元素当读取到最后一个元素后停止。迭代器遍历Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式目的是屏蔽不同数据集合的特点统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现使用时不需要显式声明 Iterator 或计数器。优点是代码简洁不易出错缺点是只能做简单的遍历不能在遍历过程中操作数据集合例如删除、替换。
最佳实践Java Collections 框架中提供了一个 RandomAccess 接口用来标记 List 实现是否支持 Random Access。
如果一个数据集合实现了该接口就意味着它支持 Random Access按位置读 取元素的平均时间复杂度为O(1)如ArrayList。如果没有实现该接口表示不支持 Random Access如LinkedList。
推荐的做法就是支持 Random Access 的列表可用 for 循环遍历否则建议用 Iterator 或 foreach 遍历。
说一下 ArrayList 的优缺点
ArrayList的优点如下
ArrayList 底层以数组实现是一种随机访问模式。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口因此查找的时候非常快。ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。 ArrayList 的缺点如下删除元素的时候需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多那么就会 比较耗费性能。插入元素的时候也需要做一次元素复制操作缺点同上。 ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。
如何实现数组和 List 之间的转换
数组转 List使用 Arrays. asList(array) 进行转换。List 转数组使用 List 自带的 toArray() 方法。 代码示例
1 // list to array
2 ListString list new ArrayListString();
3 list.add(123);
4 list.add(456);
5 list.toArray();
6
7 // array to list
8 String[] array new String[]{123,456};
9 Arrays.asList(array);ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么
数据结构实现ArrayList 是动态数组的数据结构实现而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。随机访问效率ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高因为LinkedList 是线性的数据存储方式所以需要移动指针从前往后依次查找。增加和删除效率在非首尾的增加和删除操作LinkedList 要比 ArrayList 效率要高因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。内存空间占用LinkedList 比 ArrayList 更占内存因为 LinkedList 的节点除了存储数据还存储了两个引用一个指向前一个元素一个指向后一个元素。线程安全ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的也就是不保证线程安全
综合来说在需要频繁读取集合中的元素时更推荐使用 ArrayList而在插入和删除操作较多时更推荐使用 LinkedList。
补充数据结构基础之双向链表 双向链表也叫双链表是链表的一种它的每个数据结点中都有两个指针分别指向直接后继和直接前驱。所以从双向链表中的任意一个结点开始都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
ArrayList 和 Vector 的区别是什么
这两个类都实现了 List 接口List 接口继承了 Collection 接口他们都是有序集合
线程安全Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步是线程安全的而ArrayList 是非线程安全的。性能ArrayList 在性能方面要优于 Vector。扩容ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量只不过在Vector 扩容每次会增加 1 倍而 ArrayList 只会增加 50%。
Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。 Arraylist不是同步的所以在不需要保证线程安全时时建议使用Arraylist。
插入数据时ArrayList、LinkedList、Vector谁速度较快阐述 ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性
ArrayList、LinkedList、Vector 底层的实现都是使用数组方式存储数据。数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素它们都允许直接按序号索引元素但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作所以索引数据快而插入数据慢。
Vector 中的方法由于加了 synchronized 修饰因此 Vector是线程安全容器但性能上较ArrayList差。
LinkedList 使用双向链表实现存储按序号索引数据需要进行前向或后向遍历但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可所以 LinkedList插入速度较快。
多线程场景下如何使用ArrayList
ArrayList 不是线程安全的如果遇到多线程场景可以通过 Collections 的synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样
1 ListString synchronizedList Collections.synchronizedList(list);
2 synchronizedList.add(aaa);
3 synchronizedList.add(bbb);
4
5 for (int i 0; i synchronizedList.size(); i) {
6 System.out.println(synchronizedList.get(i));
7 }为什么 ArrayList 的elementData 加上 transient 修饰
ArrayList 中的数组定义如下
1 private transient Object[] elementData;可以看到 ArrayList 实现了 Serializable 接口这意味着 ArrayList 支持序列化。transient 的作用是说不希望 elementData 数组被序列化重写了writeObject 实现
1 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOE
xception{
2 *// Write out element count, and any hidden stuff*
3 int expectedModCount modCount;
4 s.defaultWriteObject();
5 *// Write out array length*
6 s.writeInt(elementData.length);
7 *// Write out all elements in the proper order.*
8 for (int i0; isize; i)
9 s.writeObject(elementData[i]);
10 if (modCount ! expectedModCount) {
11 throw new ConcurrentModificationException();
12 }每次序列化时先调用 defaultWriteObject() 方法序列化 ArrayList 中的非transient 元素然后遍历 elementData只序列化已存入的元素这样既加快了序列化的速度又减小了序列化之后的文件大小。
List 和 Set 的区别
List , Set 都是继承自Collection 接口 List 特点一个有序元素存入集合的顺序和取出的顺序一致容器元素可以重复可以插入多个null元素元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set 特点一个无序存入和取出顺序有可能不一致容器不可以存储重复元素只允许存入一个null元素必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。 另外 List 支持for循环也就是通过下标来遍历也可以用迭代器但是set只能用迭代因为他无序无法用下标来取得想要的值。 Set和List对比 Set检索元素效率低下删除和插入效率高插入和删除不会引起元素位置改变。 List和数组类似List可以动态增长查找元素效率高插入删除元素效率低因为会引起其他元素位置改变
