Java面試手冊：集合框架

1.Java集合大家族導圖

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爲了方便多個對象進行操作，要存儲多個對象，就不能是一個基本的變量，而應該是一個容器類型的變量,此時的數組爲對象數組。而對象數組又不能適應變化的需求，因爲數組的長度是固定的，爲此提出了集合框架。
整個集合框架就圍繞一組標準接口而設計。你可以直接使用這些接口的標準實現，(++諸如：LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通過這些接口實現自己的集合++)
集合框架被設計成要滿足以下幾個目標。
該框架必須是高性能的。基本集合（==動態數組，鏈表，樹，哈希表==）的實現也必須是高效的。
該框架允許不同類型的集合，以類似的方式工作，具有高度的互操作性。
對一個集合的擴展和適應必須是簡單的。

2.Java集合框架圖

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從上面的集合框架圖可以看到，Java集合框架主要包括兩種類型的容器
一種是集合（Collection），存儲一個元素集合
另一種是圖（Map），存儲鍵/值對映射。
Collection 接口又有 3 種子類型:List、Set和Queue，
再下面是一些抽象類，最後是具體實現類

集合框架體系

使用的數據類型都是引用類型或者包裝類型
集合框架是一個用來代表和操縱集合的統一架構。所有的集合框架都包含如下內容：
接口：是代表集合的抽象數據類型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定義多個接口，是爲了以不同的方式操作集合對象
實現（類）：是集合接口的具體實現。從本質上講，它們是可重複使用的數據結構，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
算法：是實現集合接口的對象裏的方法執行的一些有用的計算，例如：搜索和排序。這些算法被稱爲多態，那是因爲相同的方法可以在相似的接口上有着不同的實現

3.集合導圖

除了集合，該框架也定義了幾個 Map 接口和類。Map 裏存儲的是鍵/值對。java集合框架位於java.util包中,存儲的時候都是以object類存儲，因此在從集合中取出的數據要進行強制類型轉換。
List 有三個兒子，我們到底使用誰呢?視需求而定，要安全嗎？
要：Vector(即使安全，也不用，因爲有替代品)
不要：ArrayList 或者LinkedList
- 查詢多：ArrayList
- 增刪多：LinkedList
Collections類可以對集合進行排序、查找和替換操作:
sort():排序
- binarySearch()：
- 查找max()\min():查找最大\最小值

4.集合接口的描述

Collection接口:Collection 是最基本的集合接口，一個 Collection 代表一組 Object，即 Collection 的元素,
Java不提供直接繼承自Collection的類，只提供繼承於的子接口(如List和set)。
Collection接口存儲一組不唯一，無序的對象。
Lsit接口:List接口是collection的子接口
Lsit接口是一個有序的 Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置，能夠通過索引(元素在List中位置，類似於數組的下標)來訪問List中的元素，第一個元素的索引爲 0，而且允許有相同的元素。
List 接口存儲一組不唯一，有序（插入順序）的對象。
Set接口：
Set 具有與 Collection 完全一樣的接口，只是行爲上不同，Set 不保存重複的元素。
Set接口存儲一組唯一，無序的對象。
SortedSet: ==繼承==於Set保存有序的集合。
Map: Map 接口存儲一組鍵值對象，提供key（鍵）到value（值）的映射。
Map.Entry:描述在一個Map中的一個元素（鍵/值對）。是一個Map的內部類。
** SortedMap**: ==繼承==於 Map，使 Key 保持在升序排列。
Enumeration(被迭代器取代): 這是一個傳統的接口和定義的方法，通過它可以枚舉（一次獲得一個）對象集合中的元素。

5.Set和List的區別

Set 接口實例存儲的是無序的，不重複的數據。List 接口實例存儲的是有序的，可以重複的元素。
Set檢索效率低下，刪除和插入效率高，插入和刪除不會引起元素位置改變 <==實現類有HashSet,TreeSet==>。
List和數組類似，可以動態增長，根據實際存儲的數據的長度自動增長List的長度。查找元素效率高，插入刪除效率低，因爲會引起其他元素位置改變 <實現類有==ArrayList,LinkedList,Vector==> (List默認長度爲10，自動擴容第一次到15，第二次加7,即增加當前長度的50%)

6.集合的實現類

AbstractCollection:實現了大部分的集合接口。
AbstractList:繼承於AbstractCollection 並且實現了大部分List接口。
AbstractSequentialList:繼承於 AbstractList，提供了對數據元素的鏈式訪問而不是隨機訪問。
LinkedList: 該類實現了List接口，允許有null（空）元素
主要用於創建鏈表數據結構，該類沒有同步方法，如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步，解決方法就是在創建List時候構造一個同步的List。

List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

ArrayList: 該類也是實現了List的接口，++實現了可變大小的數組++，隨機訪問和遍歷元素時，提供更好的性能。==該類也是非同步的,在多線程的情況下不要使用==。ArrayList 增長當前長度的50%，插入刪除效率低。
AbstractSet：繼承於AbstractCollection並且實現了大部分Set接口。
HashSet: 該類實現了Set接口，不允許出現重複元素，不保證集合中元素的順序，==允許包含值爲null的元素，但最多隻能一個==。
LinkedHashSet: 具有可預知迭代順序的Set接口的哈希表和鏈接列表實現。
TreeSet: 該類實現了Set接口，可以實現排序等功能。
AbstractMap: 實現了大部分的Map接口
HashMap: HashMap 是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。該類實現了Map接口，根據鍵的HashCode值存儲數據，具有很快的訪問速度，==最多允許一條記錄的鍵爲null，不支持線程同步==。
TreeMap: 繼承了AbstractMap，並且使用一顆樹。
WeakHashMap: 繼承AbstractMap類，使用弱密鑰的哈希表。
LinkedHashMap:繼承於HashMap，使用元素的自然順序對元素進行排序.
IdentityHashMap:繼承AbstractMap類，比較文檔時使用引用相等。

7.集合相關的使用方法

實現一個類的對象之間比較大小，該類要實現Comparable接口重寫compareTo()方法

8.類的描述

Vector:該類和ArrayList非常相似，但是該類是同步的，可以用在多線程的情況，該類允許設置默認的增長長度，默認擴容方式爲原來的2倍。
Stack:棧是Vector的一個子類，它實現了一個標準的後進先出的棧。
Dictionary: Dictionary 類是一個抽象類，用來存儲鍵/值對，作用和Map類相似
Hashtable:Hashtable 是 Dictionary(字典) 類的子類，位於 java.util 包中。
Properties:Properties 繼承於 Hashtable，表示一個持久的屬性集，屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字符串。
BitSet:一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。

9.集合算法

集合框架定義了幾種算法，可用於集合和映射。這些算法被定義爲集合類的靜態方法。
集合定義三個靜態的變量：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的。這些變量都不可改變。
在嘗試比較不兼容的類型時，一些方法能夠拋出 ClassCastException異常。當試圖修改一個不可修改的集合時，拋出UnsupportedOperationException異常。

10.如何使用迭代器(Iterator和ListIterator是接口)

一般遍歷數組都是採用for循環或者增強for，這兩個方法也可以用在集合框架，但是還有一種方法是採用==迭代器遍歷集合框架==，它是一個對象，實現了Iterator 接口或ListIterator接口。
迭代器，使你能夠通過循環來得到或刪除集合的元素
ListIterator 繼承了Iterator，==以允許雙向遍歷列表和修改元素==。

11.三種遍歷集合的方法：

第三種方法是採用迭代器的方法，該方法可以不用擔心在遍歷的過程中會超出集合的長度。

import java.util.*;

public class Test{
 public static void main(String[] args) {
     List<String> list=new ArrayList<String>();
     list.add("Hello");
     list.add("World");
     list.add("HAHAHAHA");
     //第一種遍歷方法使用foreach遍歷List
     for (String str : list) {  //也可以改寫for(int i=0;i<list.size();i++)這種形式
        System.out.println(str);
     }
     //第二種遍歷，把鏈表變爲數組相關的內容進行遍歷
     String[] strArray=new String[list.size()];
     list.toArray(strArray);
     for(int i=0;i<strArray.length;i++) //這裏也可以改寫爲  foreach(String str:strArray)這種形式
     {
        System.out.println(strArray[i]);
     }
    //第三種遍歷 使用迭代器進行相關遍歷

     Iterator<String> ite=list.iterator();
     while(ite.hasNext())//判斷下一個元素之後有值
     {
         System.out.println(ite.next());
     }
 }
}

12.遍歷map

import java.util.*;

public class Test{
     public static void main(String[] args) {
      Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
      map.put("1", "value1");
      map.put("2", "value2");
      map.put("3", "value3");
      //第一種：普遍使用，二次取值
      System.out.println("通過Map.keySet遍歷key和value：");
      for (String key : map.keySet()) {
       System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
      }
      //第二種
      System.out.println("通過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value：");
      Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();
      while (it.hasNext()) {
       Map.Entry<String, String> entry = it.next();
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
      //第三種：推薦，尤其是容量大時
      System.out.println("通過Map.entrySet遍歷key和value");
      for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
      //第四種
      System.out.println("通過Map.values()遍歷所有的value，但不能遍歷key");
      for (String v : map.values()) {
       System.out.println("value= " + v);
      }
     }
}

13.如何使用比較器

TreeSet和TreeMap的按照排序順序來存儲元素. 然而，這是通過比較器來精確定義按照什麼樣的排序順序,這個接口可以讓我們以不同的方式來排序一個集合。
使用 Java Comparator: 這裏通過實例列出Comparator接口提供的所有方法

14.集合與數組的區別

長度區別
數組的長度固定
集合長度可變
內容不同
數組存儲的是同一種類型的元素
集合是一個對象，可容納其他對象的引用。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執行的操作。
元素的數據類型問題
數組可以存儲基本數據類型，也可以存儲引用數據類型
集合只能存儲引用類型。

15.集合框架併發修改異常的產生原因及解決方案

問題：有一集合，需要判斷裏面有無某個元素，如果有，添加一個新元素，請用代碼實現。
結果：ConcurrentModificationException ：當方法檢測到對象的併發修改，但不允許這種修改時，拋出此異常。
產生的原因： ==迭代器是依賴與集合而存在的==，在判斷成功後，集合中新添加了元素，而迭代器卻不知道，所以報錯了，==這個錯誤叫併發修改異常==,其實這個問題描述的是：迭代器遍歷元素的時候，通過集合是不能修改元素的。
如何解決呢？
迭代器迭代元素，迭代器修改元素而Iterator 迭代器卻沒有添加元素功能，所以我們使用其子接口ListIterator，結果是元素添加在剛纔迭代的元素之後。
集合遍歷元素，集合修改元素(普通for循環)；結果是新添加元素在最後添加的。

16.set集合去重原理

package org.u2.Day0319;
import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入數字：");
        int n = input.nextInt();
        Set set = new HashSet();
        int a = n / 2;
        for (int i = 0; i <=a ; i++) {
            //異或去重
            int q =i ^ (n - i);
            set.add(q);
        }
        System.err.println(set.size());
    }
}

17.總結：

Java集合框架爲程序員提供了預先包裝的數據結構和算法來操縱他們。
集合是一個對象，可容納其他對象的引用。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執行的操作。
集合框架的類和接口均在java.util包中。
任何對象加入集合類後，自動轉變爲Object類型，所以在取出的時候，需要進行強制類型轉換。

Java面試手冊：集合框架

1.Java集合大家族導圖

2.Java集合框架圖

3.集合導圖

4.集合接口的描述

5.Set和List的區別

6.集合的實現類

7.集合相關的使用方法

8.類的描述

9.集合算法

10.如何使用迭代器(Iterator和ListIterator是接口)

11.三種遍歷集合的方法：

12.遍歷map

13.如何使用比較器

14.集合與數組的區別

15.集合框架併發修改異常的產生原因及解決方案

16.set集合去重原理

17.總結：

EL表達式詳解

Java面試手冊：JDBC

Java面試手冊：數據庫 ⑤

Java面試手冊：數據庫 ④

Java面試手冊：數據庫 ③

Mac下配置sublime實現LaTeX

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