Java中常用的数据结构类详解编程语言

结构体系图

List

ArrayList、LinkedList、Vector有什么区别？

• ArrayList
  • 只能装入引用对象（基本类型要转换为封装类）；
  • 线程不安全；
  • 底层由数组实现（顺序表），因为由顺序表实现，所以会具备顺序表的特点，如：需要声明长度、超出长度时需要进行扩容、不适合频繁的移动删除元素、检索元素快；
  • capacity默认为10，超出时，capacity自动增长0.5倍(oldCapacity >> 1)；
• Vector：
  • 只能装入引用对象（基本类型要转换为封装类）；
  • Vector通过synchronized方法保证线程安全；
  • 底层也由数组实现；
  • capacity默认为10（在构造方法中），超出时增长capacityIncrement的量，capacityIncrement小于等于0时，则增长1倍((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity)
• LinkedList
  • 只能装入引用对象（基本类型会转换为封装类）；
  • 线程不安全；
  • 底层实现为链表，具备链表的特点，如：不用声明长度、检索性能较差，但是插入移动删除较快。
  • 链表通过Node对象实现
    

ArrayList的扩容消耗

由于ArrayList使用
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
进行扩容，而
每次都会重新创建一个newLength长度的数组，所以扩容的空间复杂度为O(n),时间复杂度为O(n)

Arrays.asList方法后的List可以扩容吗？

不能，asList返回的List为只读的。其原因为：asList方法返回的ArrayList是Arrays的一个内部类，并且没有实现add，remove等操作

而在AbstractList中，add操作

如何使List线程安全

Collections.synchronizedList(list);
或者使用手动的方法保护线程安全。

List是有序的吗？

这里的有序指有序性，有序或无序是指是否按照其添加的顺序来存储对象，List是有序的。

List怎么实现排序？

实现排序，可以使用自定义排序
list.sort(new Comparator(){…})
或者使用Collections进行快速排序
Collections.sort(list)

List和Array之间如何互相转换？

• Array转List：List list = new ArrayList(array);
• List转Array：Object [] objects = list.toArray();

Set

Set与List有什么区别？

• Set
  • 只能装入引用对象（基本类型要转换为封装类）；
  • 线程不安全
  • 较List，是无序的（无法保证添加的顺序），而且元素不能重复
  • 底层使用了map进行实现（HashMap&LinkedHashMap）,借用map的key不能重复的特性，来实现不重复性。
    
    

HashSet、LinkedHashSet、TreeSet的区别？

都无法保证线程安全，底层都使用map实现不重复性（所以特性也在map中），Set都不能使用get(index)的方法获取元素，只能使用iterator进行获取。其中：

• HashSet
  • 使用HashMap，无法保证有序性。
• LinkedHashSet
  • 使用LinkedHashMap,可以保证有序性
• TreeSet
  • 使用NavigableMap，可以使用Comparator来控制顺序

如何使Set线程安全

Collections.synchronizedSet(set);

Map

HashMap、LinkedHashMap、Hashtable、TreeMap的区别？

• HashMap
  • 线程不安全
  • 允许有一个key为null
  • 通过hash算法，来确定key是否存在
  • 不能保证有序性
  • 默认大小为16，每次扩容默认增大1倍。默认情况下，数组大小为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍。
• LinkedHashMap
  HashMap的子类，将结构与操作更改为链表形式
  • 线程不安全
  • accessOrder默认fasle，可以保证有序性
  • 在HashMap的线性单向链表的基础上，内部维护了一个双向链表
    
• Hashtable
  • 父类为Dictionary，与HashMap不同
  • 线程安全，方法通过synchronized同步
  • key&value都不能为null
  • 不能保证有序性
  • 默认大小为11，其余与HashMap一致
• TreeMap
  • 线程不安全
  • 内部使用红黑树，需要key实现Comparable接口
  • 可以定义Comparator控制顺序
  • 迭代遍历时使用中序遍历

如何使Map线程安全

Collections.synchronizedMap(map);

什么样的对象适合做为键，有什么要求？

String、Interger这样的类是final类型的，具有不可变性，且重写了equals()和hashCode()方法。换言之，做为key的对象，不可变性是必要的，因为要计算hashCode()，要防止放入时和取出时hashcode不一致。此外还需要重写equals()和hashCode()方法，用于比较对象一致性。

HashMap初始化传入的容量参数的值就是HashMap实际分配的空间么？

不是，是比传入容量参数值大的最小的2的n次方，比如传入6，实际分配8。

HashMap的底层数据结构是什么？

是一个数组，结合了顺序表+单向链表的形式，内部的每一个节点都是Node对象

附录

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