面试突击:Java 集合知识体系梳理
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前言
哈喽,大家好,我是 DanMu。在 Java 开发中,集合类对象绝对是被使用最频繁的对象之一。因此,深入了解集合类对象的底层数据结构和原理,选择合适的集合类型能够极大程度上的影响程序的性能。在本文中,将先对 Java 中的集合类对象做一个整体的梳理,在后续文章中对重要的集合对象进行具体分析。
知识体系

在 Java 的集合体系中,由两个主要的根接口,Collection 和 Map,并再次基础上衍生出若干种不同的集合类型。
Java 集合体系的演变
实际上,在 Java 开发之初,还没有集合的概念。在 JDK 1.2 之前,Java 的标准容器是 Arrays、Vectors和 Hashtables。所有这些集合都没有通用接口。因此,它们都作为 Java 存放对象的容器,但所有这些集合的实现都是独立定义的,彼此之间没有关联。这导致使用者需要单独记忆不同容器的不同方法,比如下面这个例子:
class CollectionDemo {public static void main(String[] args){// Creating instances of the array,// vector and hashtableint arr[] = new int[] { 1, 2, 3, 4 };Vector<Integer> v = new Vector();Hashtable<Integer, String> h = new Hashtable();// Adding the elements into the// vectorv.addElement(1);v.addElement(2);// Adding the element into the// hashtableh.put(1, "hi");h.put(2, "hi");// Array instance creation requires [],// while Vector and hastable require ()// Vector element insertion requires addElement(),// but hashtable element insertion requires put()// Accessing the first element of the// array, vector and hashtableSystem.out.println(arr[0]);System.out.println(v.elementAt(0));System.out.println(h.get(1));// Array elements are accessed using [],// vector elements using elementAt()// and hashtable elements using get()}
}
上面这些集合(Array、Vector 和 Hashtable)没有统一的标准方法,我们很难编写适用于所有类型集合的算法。并且大多数 Vector 类都被 final 修饰,这意味着不能通过扩展 Vector 类来实现额外的功能。因此在 JDK 1.2 版本中引入了全新设计的集合框架(Collection Framework),其中原有的方法虽然得到了保留,但是大部分已经不被使用。
Collection
容器主要包括 Collection 和 Map 两种,Collection 存储着对象的集合,而 Map 以<Key, Value> 的形式存储着键值对(两个对象)的映射表。
List
ArrayList
底层基于数组实现,在容量不足时可以实现自动扩容,并且支持随机访问。
Vector
和 ArrayList 类似,但它是线程安全的,现在几乎已经废弃。
LinkedList
基于双向链表实现,只能顺序访问,但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。并且 LinkedList 还实现了栈、队列和双向队列的接口。
Queue
LinkedList
可以用它来实现双向队列的链表形式实现。
PriorityQueue
优先级队列,基于堆结构实现,可以用它来实现大/小顶堆。
Set
HashSet
基于 HashMap 实现,支持快速查找,但不支持有序性操作。并且失去了元素的插入顺序信息,也就是说使用 Iterator 遍历 HashSet 得到的结果是不确定的。
TreeSet
基于红黑树实现,支持有序性操作,例如根据一个范围查找元素的操作。但是查找效率不如 HashSet,HashSet 查找的时间复杂度为 O(1),TreeSet 则为 O(logN)。
LinkedHashSet
具有 HashSet 的查找效率,且内部使用双向链表维护元素的插入顺序。
Map
HashMap
基于哈希表实现。
TreeMap
基于红黑树实现。
HashTable
和 HashMap 类似,但它是线程安全的,但是其性能远远低于 ConcurrentHashMap,已经废弃。
LinkedHashMap
使用双向链表来维护元素的顺序,顺序为插入顺序或者最近最少使用(LRU)顺序。
ConcurrentHashMap
严格来说,ConcurrentHashMap 属于java.util.concurrent中得到实现,但是它常常与 HashMap 进行对比,因此把它也加入这里。ConcurrentHashMap 具有和 HashMap 相同的功能,但是提供了线程安全的实现。
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