一.概述
### 1.Java 中容器有哪些？
java 容器主要有 Collection 和 Map 两大类，还有他们的子类和实现类
2.说说 List 和 Map 和 Set？
- List，主要是为顺序存储诞生的，List 接口是为了存储一组不唯一的（允许重复）有序的对象。
- Set，主要特性是不允许重复的集合。对象存储不可重复性，且无序。
- Map，主要特征是 Key-value。Map 会维护与 Key 对应的值。
Collection
3.set 的类继承结构？
4.set 集合的特点？
在 Java 中，Set 是一种集合类型，它继承自 Collection 接口，表示一组不重复的元素集合。Set 中的元素没有顺序，也没有索引，因此不能通过索引来访问 Set 中的元素。Set 中的元素可以是任意类型，包括基本类型和对象类型。
Set 集合的主要特点如下：
- 不允许重复元素：Set 集合中的元素是不重复的，每个元素只会出现一次。当向 Set 集合中添加一个已经存在的元素时，添加操作会失败并返回 false。
- 无序性：Set 集合中的元素是无序的，即没有顺序，不能通过索引来访问 Set 中的元素。
- 元素可以为 null：Set 集合中的元素可以为 null，但是如果 Set 集合中已经存在 null 元素，再次添加 null 元素时会失败并返回 false。
- 遍历元素：可以使用迭代器（Iterator）或增强型 for 循环来遍历 Set 集合中的元素。
常见的 Set 集合实现类有 HashSet、TreeSet 和 LinkedHashSet。其中，HashSet 是最常用的 Set 集合实现类，它基于散列表实现，具有快速的查找和插入性能；TreeSet 是基于红黑树实现，可以对元素进行排序；LinkedHashSet 是基于散列表和链表实现的，具有插入顺序和快速查找的特点。选择不同的 Set 集合实现类，可以根据实际需求来选择最适合的集合类型。
5.常见的 set 集合?
HashSet 和 TreeSet 都是基于 Set 的实现类。其中 TreeSet 是 Set 接口的子接口 SortedSet 接口的实现类。
- SortedSet
- TreeSet
- HashSet
- LinkedHashSet
6.Arrays.copyOf()
Arrays.copyOf和System.arraycopy的区别:
//Arrays.copyOf
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
//System.arraycopy
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);
都是用于数组复制的方法，但它们有一些不同之处。
Arrays.copyOf(original, newLength):
Arrays.copyOf()是java.util.Arrays类的一个静态方法，用于将一个数组复制到一个新的数组，并指定新数组的长度。- 参数
value是源数组，参数newCapacity是新数组的长度。 - 如果新数组长度小于源数组长度，则只复制前
newCapacity个元素，多余的元素将被截断。 - 如果新数组长度大于源数组长度，则新数组后面的元素将用默认值填充（如 0 对于数值类型、null 对于引用类型）。
- 返回一个新的数组，如果
value是基本数据类型数组，返回新数组的类型是相同的；如果value是引用类型数组，返回新数组的类型也是相同的。
System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length):
System.arraycopy()是java.lang.System类的一个静态方法，用于将一个数组的一部分复制到另一个数组的指定位置。- 参数
src是源数组，参数srcPos是源数组开始位置的索引，参数dest是目标数组，参数destPos是目标数组开始位置的索引，参数length是复制的长度。 - 这个方法会将
src中从srcPos复制length长度个元素到dest中从destPos开始的位置。 - 注意，这个方法并不会创建新的数组，它只是在已有的目标数组
dest中进行复制。因此，目标数组dest的长度必须足够容纳复制的元素。
总结：
Arrays.copyOf()用于创建一个新的数组，并将源数组的内容复制到新数组中。可以指定新数组的长度，多余部分填充默认值。System.arraycopy()用于将源数组的一部分内容复制到目标数组的指定位置，不会创建新的数组，只是在目标数组中进行复制。要确保目标数组足够大以容纳复制的元素。
二.ArrayList
1.ArrayList 的特点？
先来看一下类的声明，有一个继承（抽象类）和四个接口关系
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 源码具体内容...
}
RandomAccess是一个标志接口（Marker）只要 List 集合实现这个接口，就能支持快速随机访问（通过元素序号快速获取元素对象 ——get(int index)）Cloneable：实现它就可以进行克隆（clone()）java.io.Serializable：实现它意味着支持序列化，满足了序列化传输的条件
- ArrayList 底层是动态数组，实现了 list，RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 接口， 并允许包含 null 元素，实现了 RandomAccess 表示支持快速访问，底层是数组实现，访问时间复杂度是 O(1)，实现了 cloneable 接口，表示可以被复制，且是浅复制。实现了 java.io.Serializable 接口，支持序列化传输。
- 底层是数组实现，默认容量是 10，当超出默认容量后，会扩容 1.5 倍，即自动扩容机制。数组的扩容是新建一个大数组，将原数组元素拷贝到新数组，此操作代价很高，我们应该减少这种操作。
- 该集合是可变长度的数组，扩容时，扩容为 1.5 倍，将原数组的元素拷贝到新数组， 扩容使用的是 Arrays.copyOf 浅复制的方式进行拷贝,添加元素 add 时使用的是 System.arraycopy。
- 采用了 fail-fast 的机制，面对并发修改时，迭代器很快就会完全失败，报异常 concurrentModificationException 并发修改错误。
- remove 方法会将下标到末尾的元素向前移动一位，并把最后一位置空，为了 gc。
- 数组扩容代价很高，我们在使用时尽量指定好容量。以避免数组扩容发生，或者根据实际需求，通过调用 ensureCapacity 方法手动增加 ArrayList 实例的容量。
- ArrayList 不是线程安全的，只能在单线程下使用，多线程下，尽量使用 Collections.synchronizedList(List l)返回一个安全的 ArrayList 类，或者使用并发包下面的 CopyOnWriteArrayList 类。
- 如果是删除指定元素，可能会挪动大量的数组元素，如果是末尾元素，那么代价是最小的。
- ArrayList 不会缩容,只会扩容.
2.类成员
下面接着看一些成员属性
// 序列化自动生成的一个码，用来在正反序列化中验证版本一致性。
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默认初始容量大小为10
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 指定 ArrayList 容量为0（空实例）时，返回此空数组
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 与 EMPTY_ELEMENTDATA 的区别是，它是默认返回的，而前者是用户指定容量为 0 才返回
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 具体存放元素的数组
* 保存添加到 ArrayList 中的元素数据（第一次添加元素时，会扩容到 DEFAULT_CAPACITY = 10 ）
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* ArrayList 实际所含元素个数（大小）
*/
private int size;
3.ArrayList 构造方法？
有三个构造方法
第一个：无参构造方法，初始容量为 10.
第二个：构造一个包含指定元素的列表。
第三个：构造一个具有初始化容量的空列表。
我们看到代码逻辑不复杂，从代码逻辑中，可以看到， 会有 new Object[] 的操作，从这里就能印证，ArrayList 就是以数组为底层的。
构造方法:
/**
* 带参构造函数，参数为用户指定的初始容量
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
// 参数大于0，创建 initialCapacity 大小的数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
// 参数为0，创建空数组（成员中有定义）
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
// 其他情况，直接抛异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
/**
* 默认无参构造函数，初始值为 0
* 也说明 DEFAULT_CAPACITY = 10 这个容量
* 不是在构造函数初始化的时候设定的（而是在添加第一个元素的时候）
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构造一个包含指定 collection 的元素的列表
* 这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
// 将给定的集合转成数组
elementData = c.toArray();
// 如果数组长度不为 0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// elementData 如果不是 Object 类型的数据，返回的就不是 Object 类型的数组
if (elementData.getClass() != Object[].class)
// 将不是 Object 类型的 elementData 数组，赋值给一个新的 Object 类型的数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// 数组长度为 0 ，用空数组代替
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
4.final object 数组
在 ArrayList 中，为什么有 2 个静态 final 修饰的 object 数组?
- EMPTY_ELEMENTDATA
- DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
从代码可以看到，这 2 个 object 的数组基本是一样的，那么为什么要用 2 个呢？从源码可以看到只有无参构造器使用的是 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，其他 2 个构造器使用的是 EMPTY_ELEMENTDATA，先说结论，这里是为了初始化容量不同而设定的。
==和 equals 是啥区别？
- ==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间，equals 是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同
- ==是指对内存地址进行比较 ， equals()是对字符串的内容进行比较
- ==指引用是否相同， equals()指的是值是否相同
回到正题，在使用 add 方法时，
public boolean add(E e) {
// 确认容量
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 直接将元素添加在数组中
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 进一步确认ArrayList的容量，看是否需要进行扩容
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
// 如果elementData为空，则返回默认容量和minCapacity中的最大值
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
// 否则直接返回minCapacity
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 修改次数自增
modCount++;
// overflow-conscious code
// 判断是否需要扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
// 原容量
int oldCapacity = elementData.length;
// 扩容，相当于扩大为原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 确认最终容量
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:
// 将旧数据拷贝到新数组中
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
从源码可以看到，如果是 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，则容量为默认的 10，如果是 EMPTY_ELEMENTDATA，则容量为 1。调用 add 方法时才为 10，不调用为 0.
关于 ArrayList 的容量
- 默认构造函数,不添加元素,容量为 0
- 默认构造函数,添加元素,容量为 10
- 初始化为 0,添加元素,容量为 1
//默认构造函数,不添加元素,容量为0
public class Basic_collection_01_ArrayList_03 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
ArrayList arrayList = new ArrayList();
Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
Field field = clazz.getDeclaredField("elementData");
field.setAccessible(true);
Object[] o = (Object[]) field.get(arrayList);
System.out.println(o.length);
}
}
// 默认构造函数,添加元素,容量为10
public class Basic_collection_01_ArrayList_04 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(1);
Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
Field field = clazz.getDeclaredField("elementData");
field.setAccessible(true);
Object[] o = (Object[]) field.get(arrayList);
System.out.println(o.length);
}
}
// 初始化为0,添加元素,容量为1
public class Basic_collection_01_ArrayList_05 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
ArrayList arrayList = new ArrayList(0);
arrayList.add(1);
Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");
Field field = clazz.getDeclaredField("elementData");
field.setAccessible(true);
Object[] o = (Object[]) field.get(arrayList);
System.out.println(o.length);
}
}
5.序列化后数据会丢失?
ArrayList 中的elementData用 transient 修饰，序列化后数据会丢失吗？
源码中的全局变量，transient Object[] elementData;
隐含面试题：
1.序列化是什么？
我们知道对象是不能直接进行网络传输的，必须将对象转为二进制字节流进行传输。序列化就是将对象转为二进制字节流的过程。同理，反序列化就是将字节流构建对象的过程
- 对 java 对象来说，如果使用 jdk 的序列化实现，只需要实现 java.io.Serializable 接口。
- 可以使用 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对对象进行序列化和反序列化。序列化的时候会调用 writeObject 方法，把对象转为字节流。反序列化会调用 readObject 方法，把字节流转为对象。
- java 在反序列化的时候会校验 serialVersionUid 与对象的 serialVersionUid 是否一致，如果不一致，会抛出 InvalidClassException 异常
- 官方强烈推荐序列化时指定一个 serialVersionUid，否则虚拟机会根据类的相关信息通过一个摘要算法生成，所以当我们修改类的参数的时候，虚拟机生成的 serialVersionUid 时变化的。
- transient 关键字修饰的变量不会被序列化为字节流。
2.transient 关键字的具体含义？
transient 关键字修饰的变量不会被序列化为字节流。
进入正题：
从源码可以看到 elementData 就是 ArrayList 的底层数组，如果不能被序列化，那 ArrayList 就是不可用的。
我们在进行对象序列化的时候，只需要实现 java.io.Serializable 接口，ArrayList 实现了该接口，说明 ArrayList 是可以被序列化的。所有用户数据，都保存在 elementData 中，如果序列化后数据丢失，那 ArrayList 肯定是有问题的。
arraylsit 用什么巧妙的方式，既防止了 elementData 的序列化，又保证存入的元素不丢失呢？
答案很简单，不对 elementData 序列化，对 elementData 里面的元素进行循环，取出的元素单独进行序列化
通过查看 ArrayList 源码中的 2 个方法，可以看到具体的实现 writeObject 和 readObject
6.为什么不直接序列化?
为什么不直接序列化 elementData？
elementData 是一个对象数组，不直接序列化这个对象，是因为绝大多数的情况下，存在没有存储任何元素的空间，这样序列化会存在空间浪费，全部序列化效率更低。
比如容量为 10，但只有一个元素，浪费了 9 个容量。
每次扩容都是原来的 1.5 倍，如果在大容量空间下比如 10 万，扩容到 15 万，将有 5 万的空间浪费。
7.transient 的理解？
- 一旦变量被 transient 修饰，变量将不再是对象持久化的一部分，该变量的内容在序列化后无法获得访问。
- transient 关键字只能修饰变量，不能修饰类和方法。
- 本地变量不能被 transient 关键字修饰。
- 自定义的类需要序列化，只需要实现 java.io.Serializable 接口。
- 被 transient 关键字修饰的变量不能再被序列化，静态变量不管是否被 transient 修饰，都不能被序列化。
- 使用场景，密码和银行卡不想被序列化，可以加上 transient 关键字。这个字段的生命周期仅存在于调用者的内存中，不会写到磁盘持久化。
8.add(E e)方法的原理？
add 方法主要执行以下逻辑：
- 确保数组已经使用的长度 size+1 之后足够存下下一个元素。
- 修改次数 modCount 自动加 1，如果当前数组的长度 size 加 1 后的长度大于当前数组的长度，则调用 grow 方法，增长数组，grow 方法会将当前数组的长度变为原数组的 1.5 倍。
- 确保新增的元素有地方存储后，新元素存储在 size 处。
- 返回添加成功的布尔值。
9.add(int index,E element)
ArrayList 中 add(int index,E element)有了解过吗？这个方法的优劣
public void add(int index, E element) {
// 越界检查
rangeCheckForAdd(index);
// 确认容量
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 将index及其之后的元素往后移动一位，将index位置空出来
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
// 在index插入元素
elementData[index] = element;
// 元素个数自增
size++;
}
该方法可以按照元素的位置，指定元素的插入位置，具体流程如下：
- 确保插入的位置小于等于当前数组的长度，并且不小于 0，否则抛出异常。
- 确保数组已经使用的长度 size 加 1 后足够存下一个数据。
- 修改标识自动加 1，如果当前数组已经使用的长度 size 加 1 后大于当前数组的长度，则调用 grow 方法，增长数组。
- grow 方法会将当前数组的长度变为原来容量的 1.5 倍。
- 确保有足够的容量之后，调用System.arraycopy方法，将需要插入位置 index 后面的元素统统后移一位。
- 将新的数据存放到新的数组的指定位置 index 处。
好处：因为存在 index，可以存在指定的位置。只要 index 符合要求。
坏处：调用System.arraycopy方法，插入的时候需要移动其他元素，频繁移动，速率会打折扣。
10.ArrayList 的扩容原理？
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE – 8 = 2^31-1-8 ;
Integer.MAX_VALUE = 0x7fffffff = 2^31-1;
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//1.5倍
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);
}
- 老的长度等于当前 elementData 的长度。
- 新数组的长度=原数组的长度+原数组长度>>1,右移 1 是除以 2.
- 若扩容 1.5 倍后仍不够用，则 newCapacity=minCapacity
- 如果 newCapacity 比 MAX_ARRAY_SIZE 还大，则调用 hugeCapacity 方法。
- 老数据拷贝到新数组中。
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
如果 MAX_ARRAY_SIZE 达不到要求，则赋值 Integer.MAX_VALUE，理论上 ArrayList 的最大容量为 Integer.MAX_VALUE
11.数组在 jvm 中的构造
在 JVM 中，数组是作为对象来处理的，每个数组都有一个 Class 对象，用于描述数组的类型信息。当定义一个数组时，JVM 会在堆上为数组对象分配内存空间，并初始化数组元素的值，根据数组的类型不同，初始化的方式也不同。
对于基本数据类型的数组，例如 int[]、char[]等，JVM 会使用默认值来初始化数组元素。例如，int 类型的数组元素默认值为 0，char 类型的数组元素默认值为'\u0000'。JVM 在为数组对象分配内存空间时，会根据数组元素的个数和类型计算出所需的空间大小，并在内存中分配连续的空间存储数组元素。
对于对象数组，例如 String[]、Object[]等，JVM 会在堆上为数组对象分配内存空间，并使用 null 值来初始化数组元素。在数组元素的类型为引用类型时，JVM 只会为每个引用分配 4 个字节的空间，用于存储对象的地址，而不会为每个对象分配独立的空间。因此，在数组元素类型为引用类型时，数组对象只是存储了对象的地址，而不是对象本身。
需要注意的是，数组的大小在创建时就已经确定，并且无法改变。如果需要动态增加或减少数组大小，可以使用 Java 中提供的 List 接口及其实现类，例如 ArrayList、LinkedList 等。这些集合类可以根据需要动态调整集合大小，并且可以方便地添加、删除和访问集合元素。
12.最大容量是?
为什么 MAX_ARRAY_SIZE 是 Integer.MAX_VALUE 减去 8，而不是别的数字？
- 数组在 java 中是一种特殊的数据类型，既不是基本类型也不是引用类型。
- 在 jvm 中获取数组的长度使用 arrayLength 这个专门的字节码指令，在数组的对象头中有一个_length 字段，记录数组的长度，只需要去读_length 字段就可以了
- 所以这个减去 8 字节就是存了数组_length 字段
13.说说 remove 方法?
ArrayList 的 remove 方法有了解过吗？如果长度为 1 的 ArrayList，移除后是如何进行垃圾回收的？
public E remove(int index) {
// 越界检查
rangeCheck(index);
// 修改次数自增
modCount++;
// 获取对应index上的元素
E oldValue = elementData(index);
// 判断index是否在最后一个位置
int numMoved = size - index - 1;
// 如果不是，则需要将index之后的元素往前移动一位
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
// 将最后一个元素删除，帮助GC
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
- 移除元素后，会改变 modCount，并且是++操作
- 判断是否是移除最后一个元素，如果不是，则进行拷贝操作，如果是最后一个，则将最后一个元素设置为 null，为 gc 做准备。这个设计非常细节。
14.contains 方法?
ArrayList 中的 contains 方法的时间复杂度？知道值如何知道值在不在集合中?
在 ArrayList 中，contains 方法的时间复杂度为 O(n)，其中 n 为 ArrayList 中元素的个数。contains 方法的实现是遍历 ArrayList 中的元素，逐个比较元素值，直到找到匹配的元素或遍历完所有元素。因此，当 ArrayList 中的元素个数增加时，contains 方法的时间复杂度也会相应增加。
需要注意的是，当 ArrayList 中的元素类型为基本数据类型时，contains 方法会先将基本数据类型的值装箱为对应的包装类对象，然后再进行比较，这可能会导致额外的性能开销。如果需要更高效的元素查找，可以考虑使用基于哈希表实现的集合类，例如 HashSet 或 HashMap。这些集合类的 contains 方法的时间复杂度为 O(1)，可以快速地判断元素是否存在。
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* Returns the index of the first occurrence of the specified element
* in this list, or -1 if this list does not contain the element.
* More formally, returns the lowest index <tt>i</tt> such that
* <tt>(o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))</tt>,
* or -1 if there is no such index.
*/
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
15.和 LinkedList 区别？
ArrayList 和 LinkedList 都是 Java 中的集合类，都实现了 List 接口，可以存储一组有序的元素。它们之间的区别主要体现在底层数据结构、访问速度、插入删除操作的效率等方面。
- 底层数据结构：ArrayList 是通过数组实现的，它在内存中开辟了一块连续的空间存储元素，因此可以通过索引快速访问元素。LinkedList 是通过双向链表实现的，每个节点包含了元素值、前驱节点和后继节点的引用，因此访问元素时需要从头或尾开始遍历链表。
- 访问速度：ArrayList 的访问速度比 LinkedList 快，因为它可以通过索引直接访问元素，而不需要遍历链表。LinkedList 的访问速度相对较慢，因为它需要遍历链表来查找元素。
- 插入删除操作效率：LinkedList 的插入删除操作效率比 ArrayList 高，因为它只需要改变相邻节点的引用，而不需要移动其他元素。而 ArrayList 的插入删除操作效率较低，因为它需要移动其他元素来保证数组的连续性。
- 空间占用：LinkedList 的每个节点都包含了元素值、前驱节点和后继节点的引用，因此占用的内存空间相对较大。而 ArrayList 只需要占用连续的内存空间，因此占用的内存空间相对较小。
根据上述特点，可以通过对 ArrayList 和 LinkedList 的选择来提高代码的效率。如果需要快速地访问集合中的元素，可以使用 ArrayList；如果需要频繁地插入删除元素，可以使用 LinkedList。在实际开发中，也可以根据具体的需求和场景来选择最适合的集合类型。
16.fail-fast 原理?
ArrayList 的 fail-fast 机制是什么原理？
采用了 fail-fast 机制，面对并发修改时，会立即失败，报 concurrentModificationException 并发修改异常。
ArrayList 的父类 abstractlist 中有一个类属性，这个属性代表了 list 被结构性修改的次数。
protected transient int modCount = 0;
结构性修改是指：改变了 list 的 size 大小。
这个字段用于迭代器和列表迭代器的实现类中，由迭代器和列表迭代器的方法返回。如果这个值被意外修改，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
在迭代过程中，它提供了 fail-fast 机制，而不是不确定的行为来处理并发修改。子类使用这个字段是可选的， 如果子类希望提供 fail-fast 迭代器，它仅仅需要在 add(int, E),remove(int)方法（或者它重写的其他任何 会结构性修改这个列表的方法）中添加这个字段。调用一次 add(int,E)或者 remove(int)方法时必须且仅仅给这个字段加 1，否则迭代器会抛出伪装的 ConcurrentModificationExceptions 错误。如果一个实现类 不希望提供 fail-fast 迭代器，则可以忽略这个字段。
- expectedModCount 初始值是 modCount。
- hasnext 的判断条件是 cursor!=size，当前迭代位置不是数组的最大容量值就返回 true。
- next 和 remove 操作之前都会调用 checkForComodification 来检查 expectedModCount 和 modCount 是否相等。
如果没 checkForComodification 去检查 expectedModCount 与 modCount 相等，这个程序肯定会报越界异常
ArrayIndexOutOfBoundsException 因为有 modCount 的存在，在使用多线程对非线程安全的集合进行操作时，使用迭代器循环会产生 modCount != expectedModCount 的情况，会抛出异常。
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
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
}
// 删除元素后，遍历下一个元素会先校验，不通过，报错
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
//校验修改值
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
总结
- foreach 遍历，iterator 遍历都不能在遍历的过程中使用 list.remove 或 list.add 操作，会报并发修改异常，遍历删除后加个 break 即可解决
- iterator 遍历过程中如果需要删除可以使用 iterator 提供的 remove()方法
- 遍历根据元素索引删除是可行的
原因是先判断 next,然后判断 check,发现修改值变了,对应不上
17.fail-fast 和 fail-safe 对比?
| 对比项 | fail-fast | fail-safe |
| Throw ConcurrentModification Exception | 会 | 不会 |
| Clone | 不会 | 会 |
| Memory Overhead | 不会 | 会 |
| Examples | HashMap Vector ArrayList HashSet | CopyOnWriteArrayList |
fail-safe 也是得具体情况具体分析的。
- 如果是 CopyOnWriteArrayList 或者 CopyOnWriteArraySet ，就属于 复制原来的集合，然后在复制出来的集合上进行操作的情况 ，所以是不会抛出这个 ConcurrentModificationException 的 。
- 如果是这个 ConcurrentHashMap 的，就比较硬核了~ 😄 它直接操作底层，调用 UNSAFE.getObjectVolatile ，直接 强制从主存中获取属性值，也是不会抛出这个 ConcurrentModificationException 的 。
- 并发下，无法保证遍历时拿到的是最新的值
18.避开 fail-fast 机制?
ArrayList 如果在循环中删除一个元素，有什么办法避开 fail-fast 机制？
// 普通循环删除
public class Basic_08_foreach_03 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("111");
list.add("222");
list.add("333");
System.out.println(list.toString());
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
list.remove("222");
}
System.out.println(list.toString());
}
}
//迭代器删除
public class Basic_08_foreach_05 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("111");
list.add("222");
list.add("333");
System.out.println(list.toString());
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
String next = it.next();
//if外使用list的remove方法还是会报错的
if (next.equals("222")) {
it.remove();//这里使用的是迭代器里面的remove（）方法，
}
}
System.out.println(list.toString());
}
}
使用迭代器和普通 for 循环都是可行的，使用增强 for 循环不行。
增强 for 循环底层还是用的迭代器,迭代器的内部实现如下,三个属性非常重要,理解三个字段在 next 和 remove 的变化过程很关键.
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 指向下一个元素的索引，默认初始化为 0
int lastRet = -1; // 指向已被迭代过的元素，默认初始化为-1.
int expectedModCount = modCount;// 赋值为 modCount，删除元素后重新赋值
Itr() {}
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
//cursor更新
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i]; //lastRet更新
}
public void remove() {
//说明没有被迭代过,没有迭代过不允许删除
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
//因为cursor比lastRet大1,删除元素的时候cursor需要减去1
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
// 检查并发修改异常
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
}
每调用一次 next 方法，cursor=i+1 ，指向下一个元素。lastRet 指向刚刚被迭代过的元素 ，lastRet=i。我们可以看到，多数情况下，lastRet 与 cursor 的角标是连续的，只差 1。
lastRet<0. 代表 lastRet 没有被 i 赋值，说明是初始值-1. 说明没有被迭代过，没有被迭代过就删除，这是不允许的。也就是说，iterator 是靠 lastRet 的值来判断是否可以进行 remove 操作的。
如果 lastRet > 0,说明已经被迭代过，可以删除，这时候 cursor 的角标需要减去 1，cursor - 1= lastRet，所以对 cursor 进行 lastRet 的赋值操作,lastRet 的位置被成功的 remove 了，自己的位置被 cursor 替代了。把自己置成 初始值-1，等待下次的赋值删除操作。
三.LinkedList
1.LinkedList 数据结构？
如图所示，LinkedList 底层使用的双向链表结构，有一个头结点和一个尾结点，双向链表意味着我们可以从头开始正向遍历，或者是从尾开始逆向遍历，并且可以针对头部和尾部进行相应的操作。
- LinkedList 底层数据结构为双向链表,实现了 List 和 Deque 两个接口。
- LinkedList 允许 null 值。
- 由于双向链表，顺序访问效率高，而随机访问效率较低。
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
public LinkedList() {
}
}
2.add()和 offer()区别?
offer()直接调用了 add()方法
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
add 方法:在不违背队列的容量限制的情况，往队列中添加一个元素，如果添加成功则返回 true。如果因为容量限制添加失败了，则抛出 IllegalStateException 异常
offer 方法:在不违背容量限制的情况，往队列中添加一个元素，如果添加元素成功，返回 true，如果因为空间限制，无法添加元素则，返回 false；
- 在有容量限制的队列中，这个 offer 方法优于 add 方法。
- 因为抛异常处理更加耗时，offer 直接返回 false 的方式更好
3.offerLast 与 addLast()
offerLast()将元素链接到队列尾并返回 true。
所以能看出 offerLast()和 add()效果又是一样的。
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
4.addLast()与 add()区别
- addLast()仅仅将元素链接到队列尾部。
- 然而 add()不仅将元素链接到队列尾部，还返回 true。
- 底层都是调用了 linkLast(e)方法
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
//addFirst()仅将元素链接到队列首。
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
5.pollFirst 和 removeFirst
removeFirst:删除并返回队列首元素，若队列为空则抛出 Exception ! 这是 1.2 的版本，由于抛出异常处理起来较为麻烦。所以在 1.6 版本中推出了 poll 家族
pollFirst:删除并返回队列首元素，若队列为空则返回 null。 处理起来友善很多。
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
6.poll 和 pop 的区别
poll 是队列数据结构实现类的方法，从队首获取元素，同时获取的这个元素将从原队列删除；
pop 是栈结构的实现类的方法，表示返回栈顶的元素，同时该元素从栈中删除，当栈中没有元素时，调用该方法会发生异常
7.LinkedList 变种
- LinkedList 继承了 AbstractSequentialList 类。
- LinkedList 实现了 Queue 接口，可作为队列使用。
- LinkedList 继承了 AbstractQueue 抽象类，具有队列的功能。
- LinkedList 实现了 List 接口，可进行列表的相关操作。
- LinkedList 实现了 Deque 接口，可作为双向队列使用。
- LinkedList 实现了 Cloneable 接口，可实现克隆。
- LinkedList 实现了 java.io.Serializable 接口，即可支持序列化，能通过序列化去传输。
8.LinkedList 使用总结
- 需要链接元素到队列尾时优先用
offer() - 查看元素优先使用
peek() - 删除元素优先使用
poll()
特别情况：
- 想要在指定索引位置链接元素可以使用 add(int index, E element)
- 获取指定索引的元素可以使用 get(int index)
- 修改指定索引的元素可以使用 set(int index, E newElement)
四.CopyOnWriteArrayList
1.什么是 CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList 是 Java 中的一个线程安全的 List 实现类，它是 ArrayList 的线程安全版本。CopyOnWriteArrayList 允许多个线程同时读取 List 中的元素，而不需要进行额外的同步操作。当有写操作时，CopyOnWriteArrayList 会将 List 中的元素复制一份，然后进行修改，修改完成后再将新的 List 替换原来的 List。
2.CopyOnWriteArrayList 特点
CopyOnWriteArrayList 的主要特点如下：
- 线程安全：
CopyOnWriteArrayList是线程安全的，可以在多线程环境中安全地使用。 - 读操作不锁定：
CopyOnWriteArrayList的读操作不需要进行锁定，因此读操作的性能很高。 - 写操作复制数组：
CopyOnWriteArrayList的写操作会将 List 中的元素复制一份，然后进行修改，修改完成后再将新的 List 替换原来的 List。因此，写操作的性能较低，而且会消耗更多的内存。
特点:
- 写操作在一个复制的数组上进行，读操作还是在原始数组中进行，读写分离，互不影响。
- 写操作需要加锁，防止并发写入时导致写入数据丢失。
- 写操作结束之后需要把原始数组指向新的复制数组。
- 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。
- 内存占用：在写操作时需要复制一个新的数组，使得内存占用为原来的两倍左右。
- 数据不一致：读操作不能读取实时性的数据，因为部分写操作的数据还未同步到读数组中。
- 写入也不会阻塞读取操作，只有写入和写入之间需要进行同步等待，读操作的性能得到大幅度提升。
3.CopyOnWriteArrayList 使用场景
CopyOnWriteArrayList 的使用场景主要是在读操作远远多于写操作的情况下，例如缓存和事件监听器列表等。
CopyOnWriteArrayList 为 ArrayList 的线程安全版本,俗称写时复制,此思想在多种中间件中都有使用,比如 nacos,sentinel 等中间件.空间换时间,保证读的最大效率,牺牲一点写的性能.多使用在都多写少的场景下.由于读操作根本不会修改原有的数据，因此如果每次读取都进行加锁操作，其实是一种资源浪费。我们应该允许多个线程同时访问 List 的内部数据，毕竟读操作是线程安全的。
CopyOnWriteArrayList 其底层数据结构也是数组，但是在写操作的时候都会拷贝一份数据进行修改，修改完后替换掉老数据，从而保证只阻塞写操作，读操作不会阻塞，实现读写分离。
4.CopyOnWriteArrayList 简介
- CopyOnWriteArrayList 线程安全，默认容量为长度为 1 的 Object 数组，允许元素为 null。
- 使用 ReentrantLock 可重入锁，保证写操作的线程安全。
- 在写操作时，都需要拷贝一份数组，然后在拷贝的数组中进行相应的操作，最后再替换旧数组。
- 采用读写分离的实现，写操作加锁，读操作不加锁，而且写操作会占用较多空间，因此适用于读多写少的场景。
- CopyOnWriteArrayList 能保证最终一致性，但是不保证实时一致性，因为在写操作未完，而进行读操作时，由于写操作在新数组中操作，并不会影响到读操作，这是造成数据不一致性。
- CopyOnWriteArrayList 返回迭代器不会抛出 ConcurrentModificationException 异常，即它不是 fail-fast 机制的
5.CopyOnWriteArrayList 原理
- CopyOnWriteArrayList 默认容量是数组长度为 1 的 Object 类型数组。
- 操作 array 底层数组，都是通过 setArray 和 getArray 来进行的。
/** The lock protecting all mutators */
// 使用可重入锁进行加锁，保证线程安全
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
// 底层数据结构，注意这里用volatile修饰，确定了多线程情况下的可见性
private transient volatile Object[] array;
CopyOnWriteArrayList原理:
- CopyOnWriteArrayList 实现了 List 接口，因此它是一个队列。
- CopyOnWriteArrayList 包含了成员 lock。每一个 CopyOnWriteArrayList 都和一个监视器锁 lock 绑定，通过 lock，实现了对 CopyOnWriteArrayList 的互斥访问。
- CopyOnWriteArrayList 包含了成员 array 数组，这说明 CopyOnWriteArrayList 本质上通过数组实现的。
- CopyOnWriteArrayList 的“动态数组”机制 --
它内部有个“volatile 数组”(array)来保持数据。在“添加/修改/删除”数据时，都会新建一个数组，并将更新后的数据拷贝到新建的数组中，最后再将该数组赋值给“volatile 数组”。这就是它叫做 CopyOnWriteArrayList 的原因!CopyOnWriteArrayList 就是通过这种方式实现的动态数组；不过正由于它在“添加/修改/删除”数据时，都会新建数组，所以涉及到修改数据的操作，CopyOnWriteArrayList 效率很 低；但是单单只是进行遍历查找的话，效率比较高。 - CopyOnWriteArrayList 的“线程安全”机制 -- 是通过 volatile 和 ReentrantLock 来实现的。
- CopyOnWriteArrayList 是通过“volatile 数组”来保存数据的。一个线程读取 volatile 数组时，总能看到其它线程对该 volatile 变量最后的写入；就这样，通过 volatile 提供了“读取到的数据总是最新的”这个机制的 保证。
- CopyOnWriteArrayList 通过监视器锁 ReentrantLock 来保护数据。在“添加/修改/删除”数据时，会先“获取监视器锁”，再修改完毕之后，先将数据更新到“volatile 数组”中，然后再“释放互斥锁”；这样，就达到了保护数据的目的。
6.CopyOnWriteArrayList 的 add 方法
add 操作是加了锁的，利用了 ReentrantLock 进行加锁，注意使用该方式进行加锁，需要手动释放。
整个过程是新建了一个新的数组（数组长度加 1），然后将新元素放在最后一位，最后替换掉旧数组
public boolean add(E e) {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
Object[] elements = getArray();
int len = elements.length;
// 注意这里将数组长度加1
Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
// 新元素放在最后一位
newElements[len] = e;
setArray(newElements);
return true;
} finally {
lock.unlock();
}
}
7.写时复制的缺点?
内存占用问题:
- 因为 CopyOnWrite 的写时复制机制，所以在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存，这一点会占用额外的内存空间。
- 在元素较多或者复杂的情况下，复制的开销很大
- 复制过程不仅会占用双倍内存，还需要消耗 CPU 等资源，会降低整体性能。
数据一致性问题:由于 CopyOnWrite 容器的修改是先修改副本，所以这次修改对于其他线程来说，并不是实时能看到的，只有在修改完之后才能体现出来。如果你希望写入的的数据马上能被其他线程看到，CopyOnWrite 容器是不适用的。volatile 关键字,数据可见性
private transient volatile Object[] array;
五.常见 Set 集合
1.说说 HashSet 的特点？
- 不能保证元素的排列顺序，顺序可能发生变化。
- 集合元素可以是 null，但只能有一个。
当向 HashSet 存入一个值时，需要计算 key 的 hashCode，并通过 hashCode 得到的结果再进行(length-1)&hash 得到 index 的位置，判断是否重复是通过 hashCode 和 equals 方法。存入数据是通过 key-value 方式，value 是初始化好的 new object。
2.HashSet 的底层原理？
底层是依赖 HashMap 实现的，通过 HashSet 的构造参数可以知道，用 HashMap 来初始化成员变量。所以 HashSet 的初始容量也是 1<<4 即 16，加载因子为 0.75f。
//构造函数
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
3.如何判断元素重复的？
HashSet 通过元素的 hashCode 和 equals 方法判断元素重复。
HashSet 的 add 方法，其实是 HashMap 的 put 方法，第一个参数 e 代表了存入的元素，第二个参数 present 代表初始化好的 new object 对象，这样 HashSet 在存入一个值的时候就可以很好的利用 HashMap 的 put 方法 key-value 结构。
// 初始化好的对象
private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
4.contains()时间复杂度?
HashSet 和 ArrayList 的查找方法 contains()时间复杂度分析
ArrayList 本质就是通过数组实现的，查找一个元素是否包含要用到遍历，时间复杂度是 O(N)
HashSet 的查找是通过 HashMap 的 containsKey 来实现的，判断是否包含某个元素的实现，时间复杂度是 O(1)
//ArrayList判断是否包含某个元素的源码实现：
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++) //从头遍历
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
//HashSet判断是否包含某个元素的源码实现：
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
public boolean containsKey(Object key) {
return getNode(hash(key), key) != null;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) { //直接通过hash确定元素位置，不用从头遍历
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//部分情况下可能会继续遍历链表定位
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
5.LinkedHashSet 特点？
//定义
public class LinkedHashSet<E>
extends HashSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
}
LinkedHashSet 是 Java 中的一个集合类，它是 HashSet 的一个子类，具有 HashSet 的所有特性，同时还保证了元素的顺序。
LinkedHashSet 使用哈希表来存储元素，与 HashSet 类似，它也是基于散列值来快速查找元素。但是，与 HashSet 不同的是，LinkedHashSet 还使用了一个双向链表来维护元素的插入顺序，从而保证了元素的顺序。因此，LinkedHashSet 中的元素是按照插入顺序进行排序的。
LinkedHashSet的主要特点如下:
- 元素唯一：LinkedHashSet 中的元素是唯一的，每个元素只会出现一次。
- 有序性：LinkedHashSet 中的元素是有序的，按照插入顺序进行排序。
- 性能：LinkedHashSet 的性能与 HashSet 类似，具有快速的查找和插入性能。
使用 LinkedHashSet 可以方便地维护元素的顺序，同时又具有 HashSet 的高效性能，因此在需要维护元素顺序的场景中，可以使用 LinkedHashSet 来代替 HashSet。
6.LinkedHashSet 源码？
HashSet 是依赖 HashMap，但是不是继承关系，是构造器时 new 的 HashMap。
//LinkedHashSet继承了HashSet
public class LinkedHashSet<E>
extends HashSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
}
//HashSet其中一个构造器
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
分析 HashSet 的构造函数可以知道 只有一个 default 修饰的走了 LinkedHashMap，也就是专门为 LinkedHashSet 准备的。default 修饰的同包才能访问。其他的构造函数都是 new 的 HashMap 的构造函数。
7.说说 TreeSet?
TreeSet 是 Java 中的一个集合类，它实现了 Set 接口，可以存储一组唯一的元素，并且按照升序或自定义排序顺序来进行排序。它是基于红黑树（Red-Black Tree）数据结构来实现的，因此可以在 O(log n)的时间复杂度内完成插入、删除和查找等操作。
8.TreeSet 特点?
TreeSet的特点包括:
- 无重复元素：TreeSet 中不允许重复的元素，即集合中的元素是唯一的。
- 自动排序：TreeSet 会根据元素的自然顺序（如果元素实现了 Comparable 接口）或者自定义的比较器（通过构造函数指定）来对元素进行排序。在默认情况下，元素必须实现 Comparable 接口，否则在添加元素时可能会抛出 ClassCastException。
- 高效的查找：由于 TreeSet 使用红黑树作为底层数据结构，它能够在 O(log n)的时间复杂度内进行插入、删除和查找操作，使得它在处理大量数据时具有良好的性能。
需要注意的是，由于 TreeSet 是有序集合，因此它不适合用于需要保持元素插入顺序的场景。如果您需要保留插入顺序，请考虑使用 LinkedHashSet。
9.TreeSet 和 TreeMap？
与 HashSet 和 LinkedHashSet 一个套路，TreeSet 其实是使用了 TreeMap 的结构
TreeMap 也是 key-value 的结构，TreeSet 和 TreeMap 并没有继承关系，只是构造的时候使用了 TreeMap 构造函数。
//定义
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
............
}
// TreeSet的构造器
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}
六.不可变集合
1.unmodifiableCollection
unmodifiableCollection()方法的功能:返回的 collection 是不可修改的视图
unmodifiableCollection()方法语法:
#参数说明:
#co:设置不可修改视图的对象
public static List unmodifiableCollection(Collection co)
注意事项:
- unmodifiableCollection()方法在 java.util 包中可用
- unmodifiableCollection()方法用于获取给定的不可修改视图
- unmodifiableCollection()方法是一个静态方法，可以通过类名进行访问，如果我们尝试使用类对象访问该方法，那么我们也不会收到任何错误
- unmodifiableCollection()方法在修改给定集合时可能会引发异常
- UnsupportedOperationException：当我们尝试修改给定的集合时，可能会抛出此异常
@Slf4j
public class Basic_25_unmodifiable {
public static void main(String[] args) {
//实例化链接列表对象
List<Integer> list = new LinkedList();
//通过使用add()方法是添加
//链表中的对象
list.add(88);
list.add(99);
list.add(22);
list.add(123);
list.add(2322);
//显示链接列表
System.out.println("LinkedList: " + list);
//通过使用unmodifiableCollection()方法是
list = (List<Integer>) Collections.unmodifiableCollection(list);
list.add(888);/*此处会发生异常*/
}
}
2.unmodifiableSet
public class Basic_01_unmodifiable {
public static void main(String[] args) {
//实例化链接列表对象
Set<Integer> list = new HashSet<>();
//通过使用add()方法是添加
//链表中的对象
list.add(88);
list.add(99);
list.add(22);
list.add(123);
list.add(2322);
//显示链接列表
System.out.println("LinkedList: " + list);
//通过使用unmodifiableCollection()方法是
list = (Set<Integer>) Collections.unmodifiableSet(list);
list.add(888);/*此处会发生异常*/
}
}
3.unmodifiableNavigableSet
此方法将返回给定 Navigable 集的不可修改视图。
用法：
public static <T> NavigableSet<T> unmodifiableSortedSet(SortedSet<T> data)
其中，数据是在不可修改的视图中返回的可导航集。
public class Basic_03_unmodifiableNavigableSet {
public static void main(String[] args) {
//实例化链接列表对象
NavigableSet<Integer> set = new TreeSet<>();
//通过使用add()方法是添加
//链表中的对象
set.add(88);
set.add(99);
set.add(22);
set.add(123);
set.add(2322);
//显示链接列表
System.out.println("LinkedList: " + set);
set = Collections.unmodifiableNavigableSet(set);
set.add(888);/*此处会发生异常*/
}
}
4.unmodifiableMap
public class Basic_04_unmodifiableMap {
public static void main(String[] args) {
//实例化链接列表对象
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
//通过使用add()方法是添加
//链表中的对象
map.put(2, 88);
map.put(1, 99);
map.put(1, 22);
map.put(1, 123);
map.put(1, 2322);
//显示链接列表
System.out.println("HashMap: " + map);
map = Collections.unmodifiableMap(map);
map.put(888, 888);/*此处会发生异常*/
}
}
5.unmodifiableNavigableMap
publicclassBasic_05_unmodifiableNavigableMap {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//实例化链接列表对象
NavigableMap<Integer, Integer>map=newTreeMap<>();
//通过使用add()方法是添加
//链表中的对象
map.put(2, 88);
map.put(1, 99);
map.put(1, 22);
map.put(1, 123);
map.put(1, 2322);
//显示链接列表
System.out.println("HashMap: "+map);
map=Collections.unmodifiableNavigableMap(map);
map.put(888, 888);/*此处会发生异常*/
}
}
