【JAVA集合類(大公司面試喜歡問的)

看了一些所謂大公司的JAVA面試問題，發現對於JAVA集合類的使用都比較看重似的，而本身在這方面還真的是所真甚少，抽空也學習學習吧。

java.util包中包含了一系列重要的集合類，而對於集合類，主要須要掌握的就是它的內部結構，以及遍歷集合的迭代模式。

接口：Collection

Collection是最基本的集合接口，一個Collection表明一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection容許相同的元素而另外一些不行。一些能排序而另外一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的「子接口」如List和Set。

全部實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：無參數的構造函數用於建立一個空的Collection，有一個Collection參數的構造函數用於建立一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個構造函數容許用戶複製一個Collection。

主要的一個接口方法：boolean add(Ojbect c)
雖然返回的是boolean，但不是表示添加成功與否，這個返回值表示的意義是add()執行後，集合的內容是否改變了（就是元素的數量、位置等有無變化）。相似的addAll，remove，removeAll，remainAll也是同樣的。

用Iterator模式實現遍歷集合

Collection有一個重要的方法：iterator()，返回一個Iterator（迭代器），用於遍歷集合的全部元素。Iterator模式能夠把訪問邏輯從不一樣的集合類中抽象出來，從而避免向客戶端暴露集合的內部結構。典型的用法以下：

1. Iterator it = collection.iterator(); // 得到一個迭代器 while(it.hasNext()) {     Object obj = it.next(); // 獲得下一個元素 }

複製代碼

不須要維護遍歷集合的「指針」，全部的內部狀態都由Iterator來維護，而這個Iterator由集合類經過工廠方法生成。

每一種集合類返回的Iterator具體類型可能不一樣，但它們都實現了Iterator接口，所以，咱們不須要關心究竟是哪一種Iterator，它只須要得到這個Iterator接口便可，這就是接口的好處，面向對象的威力。

要確保遍歷過程順利完成，必須保證遍歷過程當中不更改集合的內容（Iterator的remove()方法除外），因此，確保遍歷可靠的原則是：只在一個線程中使用這個集合，或者在多線程中對遍歷代碼進行同步。

由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。 　

List接口

List是有序的Collection，使用此接口可以精確的控制每一個元素插入的位置。用戶可以使用索引（元素在List中的位置，相似於數組下標）來訪問List中的元素，這相似於Java的數組。和下面要提到的Set不一樣，List容許有相同的元素。

除了具備Collection接口必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator接口，和標準的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，容許添加，刪除，設定元素，還能向前或向後遍歷。

實現List接口的經常使用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList類

LinkedList實現了List接口，容許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操做使LinkedList可被用做堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。

注意LinkedList沒有同步方法。若是多個線程同時訪問一個List，則必須本身實現訪問同步。一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList類

ArrayList實現了可變大小的數組。它容許全部元素，包括null。ArrayList沒有同步。
size，isEmpty，get，set方法運行時間爲常數。可是add方法開銷爲分攤的常數，添加n個元素須要O(n)的時間。其餘的方法運行時間爲線性。

每一個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用於存儲元素的數組的大小。這個容量可隨着不斷添加新元素而自動增長，可是增加算法並無定義。當須要插入大量元素時，在插入前能夠調用ensureCapacity方法來增長ArrayList的容量以提升插入效率。

和LinkedList同樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector類

Vector很是相似ArrayList，可是Vector是同步的。由Vector建立的Iterator，雖然和ArrayList建立的Iterator是同一接口，可是，由於Vector是同步的，當一個Iterator被建立並且正在被使用，另外一個線程改變了Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException，所以必須捕獲該異常。

Stack 類

Stack繼承自Vector，實現一個後進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被看成堆棧使用。基本的push和pop方法，還有peek方法獲得棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否爲空，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛建立後是空棧。

Set接口

Set是一種不包含重複的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。

很明顯，Set的構造函數有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重複的元素。

請注意：必須當心操做可變對象（Mutable Object）。若是一個Set中的可變元素改變了自身狀態致使Object.equals(Object)=true將致使一些問題。

Map接口

請注意，Map沒有繼承Collection接口，Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key，每一個key只能映射一個value。Map接口提供3種集合的視圖，Map的內容能夠被看成一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。

Hashtable類

Hashtable繼承Map接口，實現一個key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的對象均可做爲key或者value。

添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操做的時間開銷爲常數。

Hashtable經過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。一般缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor能夠節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操做。

使用Hashtable的簡單示例以下，將1，2，3放到Hashtable中，他們的key分別是」one」，」two」，」three」：
Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(「one」, new Integer(1));
numbers.put(「two」, new Integer(2));
numbers.put(「three」, new Integer(3));

要取出一個數，好比2，用相應的key：
Integer n = (Integer)numbers.get(「two」);
System.out.println(「two = 」 + n);

因爲做爲key的對象將經過計算其散列函數來肯定與之對應的value的位置，所以任何做爲key的對象都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object，若是你用自定義的類看成key的話，要至關當心，按照散列函數的定義，若是兩個對象相同，即obj1.equals(obj2)=true，則它們的hashCode必須相同，但若是兩個對象不一樣，則它們的hashCode不必定不一樣，若是兩個不一樣對象的hashCode相同，這種現象稱爲衝突，衝突會致使操做哈希表的時間開銷增大，因此儘可能定義好的hashCode()方法，能加快哈希表的操做。

若是相同的對象有不一樣的hashCode，對哈希表的操做會出現意想不到的結果（期待的get方法返回null），要避免這種問題，只須要牢記一條：要同時複寫equals方法和hashCode方法，而不要只寫其中一個。

Hashtable是同步的。

HashMap類

HashMap和Hashtable相似，不一樣之處在於HashMap是非同步的，而且容許null，即null value和null key。，可是將HashMap視爲Collection時（values()方法可返回Collection），其迭代器操做時間開銷和HashMap的容量成比例。所以，若是迭代操做的性能至關重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得太高，或者load factor太低。

WeakHashMap類

WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行「弱引用」，若是一個key再也不被外部所引用，那麼該key能夠被GC回收。

總結

• 若是涉及到堆棧，隊列等操做，應該考慮用List，對於須要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，若是須要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。
• 若是程序在單線程環境中，或者訪問僅僅在一個線程中進行，考慮非同步的類，其效率較高，若是多個線程可能同時操做一個類，應該使用同步的類。
• 要特別注意對哈希表的操做，做爲key的對象要正確複寫equals和hashCode方法。
• 儘可能返回接口而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣若是之後須要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。