Java100天冲刺备战大厂面试——基础篇Day5

问题汇总

1.常用的Java 容器有哪些?

2.集合框架的底层数据结构?

3.哪些集合是线程安全的?

4.迭代器 Iterator 是什么? 5.Iterator 和 ListIterator 有什么区别?

6.集合和数组有什么区别?

7.ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?

8.ArrayList 和 Vector 的区别是什么?

9.什么是并发修改异常(ConcurrentModificationException)? 10.怎么确保一个集合不能被修改?

java的集合从继承结构可以分为两大类,一类继承Collection接口,另一类继承Map接口

Collection的父接口：Iterable

从这个图里面可以看到Collection类继承自Iterable，该接口的作用是提供元素遍历的功能，也就是说所有的集合类（除Map相关的类）都提供元素遍历的功能。Iterable里面包含了Iterator的迭代器

Collection集合的子接口有Set、List、Queue三种子接口

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 ，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（判断元素的重复需要根据对象的hash方法和equals方法来决定。这也是我们通常要为集合中的元素类重写hashCode方法和equals方法的原因）。Set 接口常用实现类是 HashSet、 LinkedHashSet 以及 TreeSet

Queue: 队列,常用的实现类有LinkedList、PriorityQueue，从上述类图也可以看出，LinkedList继承自 Deque，所以LinkedList具有双端队列的功能。PriorityQueue的特点是为每个元素提供一个优先级，优先级高的元素会优先出队列

Map接口：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；从Map集合中检索元素时，通过键Key来找值Value

Map中最常用的是HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap

Collection

1.List

Arraylist： Object数组

Vector： Object数组

LinkedList： 双向循环链表

2.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，LinkedHashSet 可以保证元素插入集合的元素顺序与输出顺序保持一致

TreeSet（有序，唯一）：TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式：自然排序 或者 根据 Comparator 进行排序。

3. Map

HashMap： 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

LinkedHashMap：LinkedHashMap 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）

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。

stack：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。

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 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

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。

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。

数据结构实现：ArrayList 是动态数组的数据结构实现，而 LinkedList 是双向循环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。

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。

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：因为Vector的加锁机制造成性能损耗，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%。

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

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。

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。

List<String> list = new ArrayList<>(); list. add("Ivring"); Collection<String> clist = Collections. unmodifiableCollection(list); clist. add("Harden"); // 运行时此行报错 System. out. println(list. size()); //抛出异常 Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException at java.base/java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1060)

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