八、集合類Vector、ArrayList、LinkedList

Verctor 是 Java 早期提供的線程安全的動態數組，若是不須要線程安全，並不建議選擇，畢竟同步是有額外開銷的.Vector是基於synchronized實現的線程安全的ArrayList。Vector 內部是使用對象數組來保存數據，能夠根據須要自動的增長容量，當數組已滿時，會建立新的數組，並拷貝原有數組數據。Vector，默認建立一個大小爲10的Object數組，並將capacityIncrement設置爲0；當插入元素數組大小不夠時，若是capacityIncrement>0，則將Object數組的大小擴大爲現有size+capacityIncrement；若是capacityIncrement<=0,則將Object數組的大小擴大爲現有大小的2倍。

ArrayList 是應用更加普遍的動態數組實現，它自己不是線程安全的，因此性能要好不少。與 Vector 近似，ArrayList 也是能夠根據須要調整容量，不過二者的調整邏輯有所區別，Vector 在擴容時會提升 1 倍，而 ArrayList 則是增長 50%。ArrayList在執行插入元素是超過當前數組預約義的最大值時，數組須要擴容，擴容過程須要調用底層System.arraycopy()方法進行大量的數組複製操做；在刪除元素時並不會減小數組的容量（若是須要縮小數組容量，能夠調用trimToSize()方法）；在查找元素時要遍歷數組，對於非null的元素採起equals的方式尋找。

LinkedList 顧名思義是 Java 提供的雙向鏈表，因此它不須要像上面兩種那樣調整容量，它也不是線程安全的。它也能夠被看成堆棧、隊列或雙端隊列進行操做。

 

Vector 和 ArrayList 做爲動態數組，其內部元素以數組形式順序存儲的，因此很是適合隨機訪問的場合。除了尾部插入和刪除元素，每每性能會相對較差，好比咱們在中間位置插入一個元素，須要移動後續全部元素。而 LinkedList 以鏈表形式存儲的，進行節點插入、刪除卻要高效得多，可是隨機訪問性能則要比動態數組慢。

 

排序算法須要熟知：

內部排序，至少掌握基礎算法如歸併排序、交換排序（冒泡、快排）、選擇排序、插入排序等。

外部排序，掌握利用內存和外部存儲處理超大數據集，至少要理解過程和思路。

考察算法不只僅是如何簡單實現，面試官每每會刨根問底，好比哪些是排序是不穩定的呢（快排、堆排），或者思考穩定意味着什麼；對不一樣數據集，各類排序的最好或最差狀況；從某個角度如何進一步優化（好比空間佔用，假設業務場景須要最小輔助空間，這個角度堆排序就比歸併優異）等，從簡單的瞭解，到進一步的思考，面試官一般還會觀察面試者處理問題和溝通時的思路。

 

Java 的集合框架，Collection 接口是全部集合的根，而後擴展開提供了三大類集合，分別是：

• List，也就是咱們前面介紹最多的有序集合，它提供了方便的訪問、插入、刪除等操做。

• Set，Set 是不容許重複元素的，這是和 List 最明顯的區別，也就是不存在兩個對象 equals 返回 true。咱們在平常開發中有不少須要保證元素惟一性的場合。

• Queue/Deque，則是 Java 提供的標準隊列結構的實現，除了集合的基本功能，它還支持相似先入先出（FIFO， First-in-First-Out）或者後入先出（LIFO，Last-In-First-Out）等特定行爲。這裏不包括 BlockingQueue，由於一般是併發編程場合，因此被放置在併發包裏。

 每種集合的通用邏輯，都被抽象到相應的抽象類之中，好比 AbstractList 就集中了各類 List 操做的通用部分。這些集合不是徹底孤立的，好比，LinkedList 自己，既是 List，也是 Deque 。

 TreeSet 代碼裏實際默認是利用 TreeMap 實現的，Java 類庫建立了一個 Dummy 對象「PRESENT」做爲 value，而後全部插入的元素實際上是以鍵的形式放入了 TreeMap 裏面；同理，HashSet 其實也是以 HashMap 爲基礎實現的，原來他們只是 Map 類的馬甲！

TreeSet 支持天然順序訪問，可是添加、刪除、包含等操做要相對低效（log(n) 時間）。

HashSet 則是利用哈希算法，理想狀況下，若是哈希散列正常，能夠提供常數時間的添加、刪除、包含等操做，可是它不保證有序。

LinkedHashSet，內部構建了一個記錄插入順序的雙向鏈表，所以提供了按照插入順序遍歷的能力，與此同時，也保證了常數時間的添加、刪除、包含等操做，這些操做性能略低於 HashSet，由於須要維護鏈表的開銷。

在遍歷元素時，HashSet 性能受自身容量影響，因此初始化時，除非有必要，否則不要將其背後的 HashMap 容量設置過大。而對於 LinkedHashSet，因爲其內部鏈表提供的方便，遍歷性能只和元素多少有關係。

 

 

除了 java.util.concurrent 裏面的線程安全容器，在 Collections 工具類中，提供了一系列的 synchronized 方法返回線程安全的同步列表對象，如：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

它的實現，基本就是將每一個基本方法，好比 get、set、add 之類，都經過 synchronizd 添加基本的同步支持，很是簡單粗暴，但也很是實用。注意這些方法建立的線程安全集合，都符合迭代時 fail-fast 行爲，當發生意外的併發修改時，儘早拋出 ConcurrentModificationException 異常，以免不可預計的行爲。

 

 Java 提供的默認排序算法：

 須要區分是 Arrays.sort() 仍是 Collections.sort() （底層是調用 Arrays.sort()）；什麼數據類型；多大的數據集（過小的數據集，複雜排序是不必的，Java 會直接進行二分插入排序）等。

對於基本數據類型，目前使用的是所謂雙軸快速排序（Dual-Pivot QuickSort），是一種改進的快速排序算法，早期版本是相對傳統的快速排序。

對於引用數據類型，目前則是使用TimSort，思想上也是一種歸併和二分插入排序（binarySort）結合的優化排序算法。TimSort 並非 Java 的首創，簡單說它的思路是查找數據集中已經排好序的分區（這裏叫 run），而後合併這些分區來達到排序的目的。

Java 8 引入了並行排序算法（直接使用 parallelSort 方法），這是爲了充分利用現代多核處理器的計算能力，底層實現基於 fork-join 框架，當處理的數據集比較小的時候，差距不明顯，甚至還表現差一點；可是，當數據集增加到數萬或百萬以上時，提升就很是大了，具體仍是取決於處理器和系統環境。

排序算法仍然在不斷改進，最近雙軸快速排序實現的做者提交了一個更進一步的改進，歷時多年的研究，目前正在審覈和驗證階段。根據做者的性能測試對比，相比於基於歸併排序的實現，新改進能夠提升隨機數據排序速度提升 10%～20%。

在 Java 8 之中，Java 平臺支持了 Lambda 和 Stream，相應的 Java 集合框架也進行了大範圍的加強，以支持相似爲集合建立相應 stream 或者 parallelStream 的方法實現，咱們能夠很是方便的實現函數式代碼。閱讀 Java 源代碼，你會發現，這些 API 的設計和實現比較獨特，它們並非實如今抽象類裏面，而是以默認方法的形式實如今 Collection 這樣的接口裏！這是 Java 8 在語言層面的新特性，容許接口實現默認方法，理論上來講，咱們原來實如今相似 Collections 這種工具類中的方法，大多能夠轉換到相應的接口上。

在 Java 9 中，Java 標準類庫提供了一系列的靜態工廠方法，好比，List.of()、Set.of()，大大簡化了構建小的容器實例的代碼量。而且集合實例都是容量很是有限的，並且在生命週期中並不會進行修改。

之前這麼寫：

ArrayList<String>  list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");

利用新的容器靜態工廠方法，一句代碼就夠了，而且保證了不可變性。如今能夠這麼寫：

List<String> simpleList = List.of("Hello","world");

更進一步，經過各類 of 靜態工廠方法建立的實例，還應用了一些咱們所謂的最佳實踐，好比，它是不可變的，符合咱們對線程安全的需求；它由於不須要考慮擴容，因此空間上更加緊湊等。

 

 

java堆結構PriorityQueue徹底解析：

PriorityQueue隊列，是基於最小堆原理實現。http://www.javashuo.com/article/p-bbbigpdd-ne.html

PriorityQueue隊列不適合進場出隊入隊的頻繁操做，可是他的優先級特性很是適合一些對順序有要求的數據處理場合。且非線程安全的。