集合框架體系

總體的體系圖：

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在學習體系之前先了解一下迭代器（Iterator）：迭代器是一種設計模式，它是一個對象，它可以遍歷并選擇序列中的對象，而開發人員不需要了解該序列的底層結構。迭代器通常被稱為“輕量級”對象，因為創建它的代價小。對于集合的輸出，有foreach和iterator，iterator更加的常用。

https://www.cnblogs.com/lxqiaoyixuan/p/7156944.html

其次再了解一下hash和hashcode：

hash函數特性：

hash表（散列表）：https://www.jianshu.com/p/a89e9487a06c

hash和hashcode：https://blog.csdn.net/m0_37700275/article/details/82800590#commentBox

其次了解一下比較器（在涉及到比較的時候會用到比較器）：在很多基本數據類型和引用數據類型中基本上都存在著排序的方法，但是對于自定義的類要實現排序，無法使用系統內部的類（比如Arrays.sort（））實現數組排序或者比較需求，是因為沒有提供比較規則，所以提供了一個comparable接口來定義比較規則

comparable：使用需要繼承comparable接口并實現compareto方法，其中compareto方法中如果當前數據比傳入的對象小則返回負數，如果大于那么返回正數，相等則返回0。下面實現一個最基本的比較：

comparator：是一種補救措施，當系統開發完整又需要添加排序功能的時候，但是又不允許修改類的結構（無法實現comparable接口了），這個時候會使用comparator。在挽救中，想要排序的類（這里用Person類）和comparator沒有任何直接關系，關系如圖（PersonComparator是一個排序規則類）：

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下面來實現一個基本的comparator排序：

首先定義排序規則類：

然后再利用arrays的sort方法傳入排序規則類實現排序：

除非在萬不得已的情況下使用comparator，正常情況下還是使用comparable。

comparable和comparator面試題：請解釋comparator和comparable的區別？

comparable是在類定義的實現的父接口，主要用于定義排序規則，里面只有一個compareto方法。

comparator是挽救的操作，需要設置單獨的比較器規則類實現排序，里面有compare（）方法。

最后了解一下二叉樹和紅黑樹：在這之前給出一個數據結構可視化的學習網站：https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/Algorithms.html

各種樹的結構：https://www.jianshu.com/p/3585745cc45b

二叉樹的遍歷：前，中，后只是指父節點遍歷的順序，前序就是 父節點->左子樹->右子樹，中序是 左子樹->父節點->右子樹，后序是 左子樹 -> 右子樹 ->父節點。

二叉樹的存儲：二叉樹的存儲有兩種存儲方式，順序存儲和鏈式存儲。順序存儲是如圖所示：

極度的浪費空間，如果說空間中的空節點很多的話，會造成空間的極度浪費。

所以還有一種鏈式存儲，又叫二叉鏈表：

二叉樹節點的刪除：分3種情況

https://blog.csdn.net/isea533/article/details/80345507

二叉樹總體學習：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3576452.html

紅黑樹：紅黑樹的本質就是在節點信息上追加了一個表示顏色的信息而已

特點（不允許紅色節點和紅色節點相連，但是沒有說不允許黑色節點相連）：

紅黑樹的自我修正（左旋，右旋，改變節點顏色），插入，刪除操作：https://www.cnblogs.com/ysocean/p/8004211.html?，這篇文章中對于紅黑樹的刪除操作并沒有給出實際的分類情況，而是說刪除太復雜，是通過對刪除的節點做標記來完成刪除操作的。實際上刪除操作分為下面這幾種情況：

需要旋轉的4中情況的分析圖（規則有的時候是聯合使用）：

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例子：

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下面正式開始學習?

Collecction（set，list）:

Set（hashset，treeset）:無序不重復，并不像list那樣擴充了許多新方法，所以無法使用l像ist集合中提供的get方法，所以無法實現指定索引數據的獲取。這是list和set的最大差別。

hashset：無序不重復，當添加重復的元素時，會無效。hashset判斷重復和treeset判斷重復不相同。利用的是object類中的方法進行比較。

首先會利用hashcode進行編碼的匹配，如果編碼不存在，說明不重復。如果編碼存在，那么這個時候進行進一步比較，如果發現重復了，則此數據則不運行保存。在java程序中實現真正的重復元素判斷用的是hashcode和equals兩個方法共同完成的。而只有在排序要求的情況下才會利用comparable接口完成。

treeset：當利用treeset保存的數據的時候所有的數據都按照數據的升序進行自動排序處理。但進行排序的類必須要實現comparable接口，因為只有實現了這個接口才可以比較對象的大小關系。treeset實際上是利用treemap子類實現的集合數據存儲，而treemap（樹）則需要根據comparable來確認大小關系。

注意在使用自定義類進行比較的時候，在繼承comparable后覆寫的方法之中一定要將該類中的所有屬性都依次比較，否則屬性相同的時候會以為是重復數據，所以可以得到得到treeset實際上是通過comparable來確認重復數據的。覆寫的方法如下：

但是如果類中的屬性過多，那么這將是一個很復雜的過程，所以在實際的開發中首選hashset子類。

List:

list和ArrayList：https://www.cnblogs.com/zcscnn/p/7743507.html

基本用法比較:https://blog.csdn.net/ftell/article/details/80826235

深入ArrayList：https://www.cnblogs.com/qingchunshiguang/p/6103731.html

Linkedlist和ArrayList對比：https://blog.csdn.net/weixin_41657730/article/details/82462156

Map（子類有hashmap,treemap,hashtable,linkedhashmap）:對于map集合的數據保存格式就是按照“key=value”的形式存儲的，如果key重復，則會出現IllegalArgargumentException（如果是hashmap就會覆蓋）。如果說key為null，那么就是空指針異常。

HashMap(最常見):最常見的map

a.主要特點是無序，tree是有序。

b.在設置了相同的key的內容的時候put方法會返回原始的數據內容，如果沒有相同的key則返回null。

hashmap的原理：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1618550070727689060&wfr=spider&for=pc

面試題1：hashmap進行put操作的時候是如何進行容量擴充的？

a.首先會在hashmap中提供一個常量，作為初始化的容量配置，默認大小是16。

b.當保存的容量達到了一個閾值（默認是0.75），這里就是當保存了（16*0.75=12）個元素之后，就會進行容量的擴充。

c.在進行擴充的時候hashmap采用的是成倍的容量擴充，即每一次都擴充2倍（通過對老的容量向左移一位）。

面試題2：請解釋hashmap的工作原理（jdk1.8之后開始，hashmap在jdk1.8之后引入紅黑樹，因為大數據時代的來臨導致數據的爆棚，使得hashmap對數據量的存儲急劇增加，如果說還是使用原本的鏈表存儲大量的數據，會導致效率低下）

a.hashmap中的存儲依然是利用了node類完成，這種情況下的數據結構解釋鏈表和二叉樹（鏈表時間復雜度O（n）,二叉樹時復雜度O（logn））。

b.從jdk1.8開始，hashmap的實現發生了改變，因為要適應大數據時代的到來，所以其存儲結構發生了變化，并且在hashmap的內部提供了重要的常量：

，在對hashmap進行數據保存的時候，如果保存的個數沒有超過閾值8，那么會按照鏈表的方式進行存儲，而如果超過了這個閾值，則會把鏈表轉化成紅黑樹以實現樹的平衡，并且利用左旋和右旋保證查找的性能。

面試題3：hashmap的容量為什么是2的n次方？

其中一個主要的方面就是通過hashcode和數組長度通過與運算來計算索引值。詳細見下

https://blog.csdn.net/j1231230/article/details/78072115

紅黑樹產生的問題：為什么使用了紅黑樹還說hashmap是無序的？

因為和treemap不同，treemap是直接將鍵值對中默認按照鍵的升序進行排序。而hashmap首先是按照鍵值轉化成的hashcode存儲在hashmap的數組中，當出現碰撞的時候才存儲在下面的鏈表中，如果說這個時候鏈表過長（超過8個）就會優化為紅黑樹，方便查找的時候更快，所以實際上紅黑樹在hashmap中的作用是為了解決碰撞過多導致的檢索慢的問題。實際在數組中還是無序的，數組查找時間復雜度是O（1）快于treemap，所以如果不用到排序的時候還是使用hashmap效率更高。

hashmap深入理解文章：https://blog.csdn.net/visant/article/details/80045154

Linkedhashmap（有序的hashmap，屬于hashmap的子類，注意這里的有序指的是遍歷順序符合插入順序）:https://www.jianshu.com/p/8f4f58b4b8ab

Hashtable（最早的一批動態數組實現類，很少使用了）：hashtable在進行數據存儲的時候，如果key或者value為空都會出現空指針異常。

ConcurrentHashMap（hashtable的替代者，線程安全，分段）：

jdk1.7下的concurrenthashmap：

在jdk1.7和1.8的實現不相同，jdk7中采用的是分段的數組加鏈表實現，1.7中的存儲結構如下：

面試細節：https://www.cnblogs.com/heyonggang/p/9112731.html

jdk8下的concurrenthashmap（采用CAS + synchronized）：

Java8中主要做了如下優化:
a.將Segment拋棄掉了，直接采用Node（繼承自Map.Entry）作為table元素。
b.修改時，不再采用ReentrantLock加鎖，直接用內置synchronized加鎖，java8的內置鎖比之前版本優化了很多，相較ReentrantLock，性能不并差。
c.size方法優化，增加了CounterCell內部類，用于并行計算每個bucket的元素數量。 jdk8中concurrenthashmap的數據結構： jdk8中concurrenthashmap詳解：https://www.jianshu.com/p/85d158455861

面試題：請解釋hashmap的hashtable的區別？

hashmap中的方法屬于異步操作，非線程安全，hashmap允許保存有空數據。

hashtable中的方法都屬于同步方法，線程安全，hashtable不允許保存空數據，否則出現空指針異常。

TreeMap:底層通過紅黑樹實現

幾種map的對比：

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轉載于:https://www.cnblogs.com/ljq2622/p/11210689.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java集合框架体系（超详细）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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