标签：工程 性能 mat efault 笔试 list() serial 下标 复杂
本文快速回顾了Java中容器的知识点，用作面试复习，事半功倍。
上篇：主要为容器概览，容器中用到的设计模式，List源码
中篇：Map源码
下篇：Set源码，容器总结
Java基础知识点面试手册（上）
容器主要包括 Collection 和 Map 两种，Collection 又包含了 List、Set 以及 Queue。
数组和集合的区别:
TreeSet：基于红黑树实现，支持有序性操作，但是查找效率不如 HashSet，HashSet 查找时间复杂度为 O(1)，TreeSet 则为 O(logN)；
LinkedHashSet：具有 HashSet 的查找效率，且内部使用链表维护元素的插入顺序。
ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问；
Vector：和 ArrayList 类似，但它是线程安全的；
LinkedList：可以用它来支持双向队列；
HashMap：基于哈希实现；
HashTable：和 HashMap 类似，但它是线程安全的，这意味着同一时刻多个线程可以同时写入 HashTable 并且不会导致数据不一致。它是遗留类，不应该去使用它。
ConcurrentHashMap：支持线程安全，并且 ConcurrentHashMap 的效率会更高，因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。
LinkedHashMap：使用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。
https://blog.csdn.net/Kato_op/article/details/80356618
Fail-fast 机制是 java 集合(Collection)中的一种错误机制。 当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生 fail-fast 事件。
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,
集合中在被遍历期间如果内容发生变化(增删改),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,都会执行checkForComodification()方法检测，modCount变量和expectedmodCount值是否相等,
注意，如果集合发生变化时修改modCount值, 刚好有设置为了expectedmodCount值, 则异常不会抛出.(比如删除了数据,再添加一条数据)
所以，一般来说，存在非同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。
迭代器的快速失败行为应该仅用于检测程序错误, 而不是用他来同步。
java.util包下的集合类都是Fail-Fast机制的,不能在多线程下发生并发修改(迭代过程中被修改).
采用安全失败（Fail-Safe）机制的集合容器,在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先copy原有集合内容,在拷贝的集合上进行遍历。
原理:
由于迭代时是对原集合的拷贝的值进行遍历,所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到,所以不会出发ConcurrentModificationException
缺点:
迭代器并不能访问到修改后的内容(简单来说就是, 迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝,在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的)
使用场景:
java.util.concurrent包下的容器都是Fail-Safe的,可以在多线程下并发使用,并发修改
从 JDK 1.5 之后可以使用 foreach 方法来遍历实现了 Iterable 接口的聚合对象。
List<String> list =newArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
for(String item : list){
System.out.println(item);
}适配器模式解释：https://www.jianshu.com/p/93821721bf08
java.util.Arrays#asList() 可以把数组类型转换为 List 类型。
@SafeVarargs
public static <T> List<T> asList(T... a)如果要将数组类型转换为 List 类型，应该注意的是 asList() 的参数为泛型的变长参数，因此不能使用基本类型数组作为参数，只能使用相应的包装类型数组。
Integer[ ] arr = {1, 2, 3};
List list = Arrays.asList(arr);也可以使用以下方式生成 List。
List list = Arrays.asList(1 ,2, 3);
实现了 RandomAccess 接口，因此支持随机访问。这是理所当然的，因为 ArrayList 是基于数组实现的。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable如果不够时，需要使用 grow() 方法进行扩容，新容量的大小为 oldCapacity+(oldCapacity>>1)，也就是旧容量的 1.5 倍。
扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中
因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小，减少扩容操作的次数。
public boolean add(E e) {
? ?ensureCapacityInternal(size + 1); ?// Increments modCount!!
? ?elementData[size++] = e;
? ?return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
? ?if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
? ? ? ?minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
? ?}
? ?ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
? ?modCount++;
? ?// overflow-conscious code
? ?if (minCapacity - elementData.length > 0)
? ? ? ?grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
? ?// overflow-conscious code
? ?int oldCapacity = elementData.length;
? ?int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
? ?if (newCapacity - minCapacity < 0)
? ? ? ?newCapacity = minCapacity;
? ?if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
? ? ? ?newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
? ?// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
? ?elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}add(E e)
首先去检查一下数组的容量是否足够
add(int index, E element)
步骤：
步骤：
public E remove(int index) {
? ?rangeCheck(index);
? ?modCount++;
? ?E oldValue = elementData(index);
? ?int numMoved = size - index - 1;
? ?if (numMoved > 0)
? ? ? ?System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
? ?elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
? ?return oldValue;
}需要调用 System.arraycopy() 将 index+1 后面的元素都复制到 index 位置上，复制的代价很高。
看到arraycopy()，我们可以发现：该方法是由C/C++来编写的
modCount 用来记录 ArrayList 结构发生变化的次数。结构发生变化是指添加或者删除至少一个元素的所有操作，或者是调整内部数组的大小，仅仅只是设置元素的值不算结构发生变化。
在进行序列化或者迭代等操作时，需要比较操作前后 modCount 是否改变，如果改变了需要抛出 ConcurrentModificationException。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
? ?throws java.io.IOException{
? ?// Write out element count, and any hidden stuff
? ?int expectedModCount = modCount;
? ?s.defaultWriteObject();
? ?// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
? ?s.writeInt(size);
? ?// Write out all elements in the proper order.
? ?for (int i=0; i<size; i++) {
? ? ? ?s.writeObject(elementData[i]);
? ?}
? ?if (modCount != expectedModCount) {
? ? ? ?throw new ConcurrentModificationException();
? ?}
}ArrayList 提供了三种方式的构造器：
补充：transient讲解
http://www.importnew.com/21517.html
你只需要实现Serilizable接口，将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候，这个属性就不会序列化到指定的目的地中。
ArrayList 基于数组实现，并且具有动态扩容特性，因此保存元素的数组不一定都会被使用，那么就没必要全部进行序列化。
保存元素的数组 elementData 使用 transient 修饰，该关键字声明数组默认不会被序列化。
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class accessArrayList 实现了 writeObject() 和 readObject() 来控制只序列化数组中有元素填充那部分内容。
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
? ?throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
? ?elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
? ?// Read in size, and any hidden stuff
? ?s.defaultReadObject();
? ?// Read in capacity
? ?s.readInt(); // ignored
? ?if (size > 0) {
? ? ? ?// be like clone(), allocate array based upon size not capacity
? ? ? ?ensureCapacityInternal(size);
? ? ? ?Object[] a = elementData;
? ? ? ?// Read in all elements in the proper order.
? ? ? ?for (int i=0; i<size; i++) {
? ? ? ? ? ?a[i] = s.readObject();
? ? ? ?}
? ?}
}private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
? ?throws java.io.IOException{
? ?// Write out element count, and any hidden stuff
? ?int expectedModCount = modCount;
? ?s.defaultWriteObject();
? ?// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
? ?s.writeInt(size);
? ?// Write out all elements in the proper order.
? ?for (int i=0; i<size; i++) {
? ? ? ?s.writeObject(elementData[i]);
? ?}
? ?if (modCount != expectedModCount) {
? ? ? ?throw new ConcurrentModificationException();
? ?}
}序列化时需要使用 ObjectOutputStream 的 writeObject() 将对象转换为字节流并输出。而 writeObject() 方法在传入的对象存在 writeObject() 的时候会去反射调用该对象的 writeObject() 来实现序列化。反序列化使用的是 ObjectInputStream 的 readObject() 方法，原理类似。
ArrayList list = new ArrayList();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
oos.writeObject(list);可以使用 Collections.synchronizedList(); 得到一个线程安全的 ArrayList。
List<String> list = new ArrayList<>();
List<String> synList = Collections.synchronizedList(list);也可以使用 concurrent 并发包下的 CopyOnWriteArrayList 类。
List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();public boolean add(E e) {
? ?final ReentrantLock lock = this.lock;
? ?lock.lock();
? ?try {
? ? ? ?Object[] elements = getArray();
? ? ? ?int len = elements.length;
? ? ? ?Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
? ? ? ?newElements[len] = e;
? ? ? ?setArray(newElements);
? ? ? ?return true;
? ?} finally {
? ? ? ?lock.unlock();
? ?}
}
final void setArray(Object[] a) {
? ?array = a;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private E get(Object[] a, int index) {
? ?return (E) a[index];
}CopyOnWriteArrayList 在写操作的同时允许读操作，大大提高了读操作的性能，因此很适合读多写少的应用场景。
基于双向链表实现，内部使用 Node 来存储链表节点信息。
private static class Node<E> {
? ?E item;
? ?Node<E> next;
? ?Node<E> prev;
}每个链表存储了 Head 和 Tail 指针：
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
set方法和get方法其实差不多，根据下标来判断是从头遍历还是从尾遍历
LinkedList实现了Deque接口，因此，我们可以操作LinkedList像操作队列和栈一样
LinkedList的方法比ArrayList的方法多太多了，这里我就不一一说明了。具体可参考：
本人目前为后台开发工程师，主要关注Python爬虫，后台开发等相关技术。
拥有专栏：Leetcode题解（Java/Python）、Python爬虫开发
https://www.zhihu.com/people/yang-zhen-dong-1/
拥有专栏：码农面试助攻手册
https://juejin.im/user/5b48015ce51d45191462ba55
https://www.jianshu.com/u/b5f225ca2376
Java容器（List、Set、Map）知识点快速复习手册（上）
标签：工程 性能 mat efault 笔试 list() serial 下标 复杂
原文地址：https://blog.51cto.com/15047490/2561287
