1、容器

Java中的容器主要有Collection和Map，它们都是顶层接口，都位于java.util包下，实际使用地容器都是基于这两个接口延伸出来的。

java 创建容器对象的类 java容器的构件_线程安全

java 创建容器对象的类 java容器的构件_java 创建容器对象的类_02

java 创建容器对象的类 java容器的构件_java数据结构_03

拓展（数据结构）

java中的容器其实就是数据结构在java中的实现

常用数据结构

  1. 线性表
    连续存储，就是数组
  2. 链表
    分散存储，每个元素为头节点+内容+尾节点
  3. 队列
    双向通，两头开口，一边进一边出
    先进先出
  4. 栈
    单向通，一边开口，哪边进哪边出
    先进后出
  5. 树
    二叉树、红黑树
    一个父节点，两个子节点，树形展开

想要详细了解java的数据结构可以参考

（小声bb：这个文章是要钱的，可以去网上再找找有没有其他的归纳的很好的）

2、Collection接口

Collection的继承树

java 创建容器对象的类 java容器的构件_java数据结构_04

Collection接口的类图

java 创建容器对象的类 java容器的构件_线程安全_05

拓展：如何在java中查看继承体系

选中需要查看的类名（或接口名），按Ctrl+T，就会显示如下信息

java 创建容器对象的类 java容器的构件_数组_06

（一）List

是一种已知顺序的有序数据集，可容纳重复的元素。

下面介绍几种常见List

（1）ArrayList（底层数组）

ArrayList是基于动态数组实现的非线程安全的集合（简单理解：所谓动态数组就是数组扩容）

ArrayList实现了List接口，常用操作有add、remove、get、size
其内部的数据采用数组进行存储
因此随机读写的速度很快，但删除、添加等操作相对会消耗比较多的时间，因为会有相关的一系列节点移动

ArrayList内部以数组的形式存储数据，默认的是一个空数组，当添加数据后，会扩充为一个长度为10的数组

（2）Vector（底层数组）

Vector类实现了可扩展的对象数组
像数组一样，它包含可以使用整数索引访问的组件
但是，Vector的大小可以根据需要增长或缩小，以适应在创建Vector之后添加和删除项目

Vector是同步的（线程安全）。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector

（3）LinkedList（底层链表）

LinkedList是基于链表实现的非线程安全的集合

双链表实现了List和Deque接口。

请注意，此实现不同步（不安全） 如果多个线程同时访问链接列表，并且至少有一个线程在结构上修改列表，则必须在外部进行同步。

该类定义代源码（可以看出实现了List与Queue，其中Queue的实现是通过实现Deque）：

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
（4）CopyOnWriteArrayList

这个类解决了ArrayList多线程读写不安全的问题，这个类可以多线程一边读一边写

实现原理：每次对数组集合的修改会new一个新的数组集合，对新的修改完，再覆盖掉旧的，
在这期间如果有另外的线程需要访问会访问原数组（注意不可以同时修改，线程加锁了的，只限于写的同时读）

该类定义代源码（可以看出实现了List集合）：

public class CopyOnWriteArrayList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

下面是别人解析的官方解释（看不懂的就按我上面的理解吧）：

CopyOnWriteArrayList<E>类是ArrayList<E>的线程安全版本

一句话很清楚的说明了CopyOnWriteArrayList<E>的作用，注释中同样指出了实现了原理：
任何改变数组的操作都是在内部数组的一个新的拷贝上进行的。
这样的实现对于写来说代价很大，但如果多线程环境下遍历的操作，读操作远远多于写操作来说就比较高效了。
因此应用的场景就是：在多线程环境下一个读操作远远多于写操作的列表。

线程安全最简单的做法就是同步，那我们从源码的角度来看下ConpyOnWriteArrayList<E>相对于直接在ArrayList<E>上进行操作的同步比较起来的改进之处：写操作在可重入锁的保护下在内部数组的拷贝上进行，操作完成后将内部数组换成最新的数组。这样读操作就不许要进行同步，避免了直接同步ArrayList<E>时对读操作带来的开销

CopyOnWriteArrayList的实现原理
在使用CopyOnWriteArrayList之前，我们先阅读其源码了解下它是如何实现的。
以下代码是向CopyOnWriteArrayList中add方法的实现（向CopyOnWriteArrayList埋添加元素），
可以发现在添加的时候是需要加锁的，则多线程写的时候会Copy出N个副本出来。

（二）Set

是一种数学意义上的集合，最大的特点是不可容纳重复元素。

一个set集合不能包含重复的元素，set实现Collection并增加了hashCode和equals方法
set不允许存储值相同的元素，原因为在取值的时候set依靠的是元素本身取值
由于set提供了hashCode和Equals方法，所以set支持比较

set允许存储一个null值，并且不为空
在存储数据时应该满足：s1.hashCode = s2.hashCode 并且 s1.equals(s2)

set主要实现HashSet，TreeSet，LinkedHashSet

一般不怎么用，了解一下

（三）Queue

队列在java中的实现，与经典数据结构的队列一致。

Queue主要实现LinkedList、PriorityQueue（优先级队列 ）

一般不怎么用，了解一下

3、Map接口

下面是Map接口的类图：

java 创建容器对象的类 java容器的构件_数组_07

（1）HashMap：即哈希表，与经典数据结构中哈希表一致，主要用于快速查找

（2）HashTable：与HashMap功能基本一致，不过是线程安全的，但是是锁一整个

（3）SortedMap：经过排序的Map

（4）ConcurrentMap：并发Map，主要用于多线程并发环境下，只锁其中访问的一个元素

4、Java中常用的三大容器（List、Set和Map）区别

List

Set

Map

可以存储重复元素

不可以存储重复元素

键值对方式存储，存储的键不能重复

基于数组或者链表实现

基于Map实现

基于哈希表或者红黑树实现

面试题：

1、集合和数组的区别

  1. 数组长度固定，如果要增删元素特别麻烦
    （注意不要说集合的长度是可以改变的，实现集合的类不同，也不一定）
  2. 集合封装了很多方法，用起来比较方便
  3. 集合只能存放引用类型（基本类型会自动拆装箱为其包装类），数组都可以存放
  4. 集合中可以装不同的类型，数组中只能装相同的类型

2、集合体系的理解

java 创建容器对象的类 java容器的构件_线程安全

java 创建容器对象的类 java容器的构件_java 创建容器对象的类_02

就这个图吧，这个图理解很全了

3、Collection 与 Collections 的区别

首先Collection和Collections是两个完全不同的范畴。正如下图，Collection是所有集合的root接口,而Collections仅仅是一个工具类，它提供了很多静态的工具方法来操作一个集合。

java 创建容器对象的类 java容器的构件_java 创建容器对象的类_10

Collection为集合的接口

Collections为集合的工具类：用来实现功能的，提供静态工具方法操作集合

一般后面加s的都是工具类

常用的Collections方法

  1. 随机列表的方法
    static void shuffle(List<?> list) 使用默认的随机源随机排列指定的列表
    static void shuffle(List<?> list, Random rnd) 使用指定的随机源随机排列指定的列表

4、ArrayList与LinkedList有什么区别

他们的区别体现了数组与链表两种存储结构的区别

  1. ArrayList基于动态数组实现的非线程安全的集合；LinkedList基于链表实现的非线程安全的集合
  2. 对于随机index访问的get和set方法，一般ArrayList的速度要优于LinkedList
    因为ArrayList直接通过数组下标直接找到元素；LinkedList要移动指针遍历每个元素直到找到为止
  3. 新增和删除元素，一般LinkedList的速度要优于ArrayList
    因为ArrayList在新增和删除元素时，可能扩容和复制数组
    LinkedList实例化对象需要时间外，只需要修改指针即可
  4. LinkedList集合不支持 高效的随机随机访问（RandomAccess）
  5. ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间

5、ArrayList与Vector有什么区别

  1. 线程安全：ArrayList是线程不安全的
    Vector是线程安全的
  2. ArrayList默认长度为10，里面底层是数组的扩容，每次扩容原来长度的1.5倍
    Vector底层也是数组，但是会扩容到原来长度的2倍
  3. Vector一般不用了，因为效率低

6、HashMap与HashTable有什么区别

  1. HashMap是线程不安全的
    HashTable是线程安全的
  2. HashMap允许null作为key
    HashTable不允许
  3. HashTable被淘汰

7、列举几个线程安全的集合

Vetor

HashTable

ConcurrentHashMap

CopyOnWriteArrayList

8、List与Set的区别

List可重复，Set不可重复

注意：有序无序不作为他们的区别

9、谈一谈CopyOnWriteArrayList

实现了读写分离，即：一个线程在进来写的时候（增删改），另外一个线程也可以进来读（查）

10、说一说HashMap的存储原理，为什么他的效率最高

理解为Python中的字典类型（学过Python的可以这么理解）

包含键值对，通过键来找值

通过键算出hashcode编码，通过这个编码找到值所在的存储位置

11、如何优化HashMap

  1. 在初始化时指定长度，HashMap在元素容量达到3/4时会扩容
    一旦扩容，之前的元素都要全部打乱，效率极低
  2. HashMap中元素存放的位置和Key的HashCode有关，也和HashMap的长度有关
  3. 尽量使用字符串作为Key，字符串的HashCode有缓存，不需要再重新再算HashCode
  4. Key一定要保证Key的HashCode方法和equsls方法一致，避免出现链表

12、谈一谈ConcurrentHashMap

线程安全，但是效率相对于HashTable更高

HashTable是锁整个map元素，ConcurrentHashMap是只锁我们访问的那一个元素

13、如何基于ArrayList自己写一个线程安全的集合

通过继承安全集合