java集合的集中接口 java中集合类有哪些

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mob64ca140caeb2 2023-12-29 14:36:27

文章标签 java集合的集中接口 Java 线程安全 java 文章分类 Java 后端开发

前言

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Java集合是我认为在Java基础中最最重要的知识点了，Java集合是必须掌握的。我在实习/秋招面试的时候，只要是面到Java，那一定是少不了Java集合。

作为一个新人，最关心的其实有一点：这个技术在工作中是怎么用的。换个说法：“工作中常用到的Java集合有哪些，应用场景是什么”

java集合的集中接口 java中集合类有哪些_Java

如何入门Java集合以及每个常用的子类我在PDF整理好了，这就不粘贴过来了，有需要的就在PDF查看就好了。这份PDF绝对令你满意。

List集合

List集合下最常见的集合类有两个：ArrayList和LinkedList

在工作中，我都是无脑用ArrayList。我问了两个同事：“你们在项目中用过LinkedList吗？”他们都表示没有。

众所周知，ArrayList底层是数组，LinkedList底层是链表。数组遍历速度快，LinkedList增删元素快。

为什么在工作中一般就用ArrayList，而不用LinkedList呢？原因也很简单：

在工作中，遍历的需求比增删多，即便是增加元素往往也只是从尾部插入元素，而ArrayList在尾部插入元素也是O(1)
ArrayList增删没有想象中慢，ArrayList的增删底层调用的copyOf()被优化过，加上现代CPU对内存可以块操作，普通大小的ArrayList增删比LinkedList更快。

所以，在开发中，想到要用集合来装载元素，第一个想到的就是ArrayList。

那么来了，LinkedList用在什么地方呢？我们一般用在刷算法题上。把LinkedList当做一个先进先出的队列，LinkedList本身就实现了Queue接口

java集合的集中接口 java中集合类有哪些_线程安全_02

如果考虑线程安全的问题，可以看看CopyWriteOnArrayList，实际开发用得不多，但我觉得可以了解一下它的思想（CopyWriteOn），这个思想在Linux/文件系统都有用到。

Set集合

Set集合下最常见的集合类有三个：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet

List和Set都是集合，一般来说：如果我们需要保证集合的元素是唯一的，就应该想到用Set集合

比如说：现在要发送一批消息给用户，我们为了减少「一次发送重复的内容给用户」这样的错误，我们就用Set集合来保存用户的userId/phone

自然地，首先要保证最上游的那批用户的userId/phone是没有重复的，而我们用Set集合只是为了做一个兜底来尽可能避免重复发送的问题。

一般我们在开发中最多用到的也就是HashSet。TreeSet是可以排序的Set，一般我们需要有序，从数据库拉出来的数据就是有序的，可能往往写order by id desc比较多。而在开发中也很少管元素插入有序的问题，所以LinkedHashSet一般也用不上。

如果考虑线程安全的问题，可以考虑CopyOnWriteArraySet，用得就更少了（这是一个线程安全的Set，底层实际上就是CopyWriteOnArrayList)

TreeSet和LinkedHashSet更多的可能用在刷算法的时候。

java集合的集中接口 java中集合类有哪些_java集合的集中接口_03

Map集合

Map集合最常见的子类也有三个：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap

如果考虑线程安全问题，应该想到的是ConcurrentHashMap，当然了Hashtable也要有一定的了解，因为面试实在是问得太多太多了。

HashMap在实际开发中用得也非常多，只要是key-value结构的，一般我们就用HashMap。LinkedHashMap和TreeMap用的不多，原因跟HashSet和TreeSet一样。

ConcurrentHashMap在实际开发中也用得挺多，我们很多时候把ConcurrentHashMap用于本地缓存，不想每次都网络请求数据，在本地做本地缓存。监听数据的变化，如果数据有变动了，就把ConcurrentHashMap对应的值给更新了。

java集合的集中接口 java中集合类有哪些_java_04

Queue队列

不知道大家有没有学过生产者和消费者模式，秋招面试的时候可能会让你手写一段这样的代码。最简单的方式就是用阻塞队列去写。类似下面：

生产者：

import java.util.Random;
import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Producer implements Runnable {

    // true--->生产者一直执行，false--->停掉生产者
    private volatile boolean isRunning = true;

    // 公共资源
    private final Vector sharedQueue;

    // 公共资源的最大数量
    private final int SIZE;

    // 生产数据
    private static AtomicInteger count = new AtomicInteger();

    public Producer(Vector sharedQueue, int SIZE) {
        this.sharedQueue = sharedQueue;
        this.SIZE = SIZE;
    }

    @Override
    public void run() {
        int data;
        Random r = new Random();

        System.out.println("start producer id = " + Thread.currentThread().getId());
        try {
            while (isRunning) {
                // 模拟延迟
                Thread.sleep(r.nextInt(1000));

                // 当队列满时阻塞等待
                while (sharedQueue.size() == SIZE) {
                    synchronized (sharedQueue) {
                        System.out.println("Queue is full, producer " + Thread.currentThread().getId()
                                + " is waiting, size：" + sharedQueue.size());
                        sharedQueue.wait();
                    }
                }

                // 队列不满时持续创造新元素
                synchronized (sharedQueue) {
                    // 生产数据
                    data = count.incrementAndGet();
                    sharedQueue.add(data);

                    System.out.println("producer create data:" + data + ", size：" + sharedQueue.size());
                    sharedQueue.notifyAll();
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            Thread.currentThread().interrupted();
        }
    }

    public void stop() {
        isRunning = false;
    }
}

消费者：

import java.util.Random;
import java.util.Vector;

public class Consumer implements Runnable {

    // 公共资源
    private final Vector sharedQueue;

    public Consumer(Vector sharedQueue) {
        this.sharedQueue = sharedQueue;
    }

    @Override
    public void run() {

        Random r = new Random();

        System.out.println("start consumer id = " + Thread.currentThread().getId());
        try {
            while (true) {
                // 模拟延迟
                Thread.sleep(r.nextInt(1000));

                // 当队列空时阻塞等待
                while (sharedQueue.isEmpty()) {
                    synchronized (sharedQueue) {
                        System.out.println("Queue is empty, consumer " + Thread.currentThread().getId()
                                + " is waiting, size：" + sharedQueue.size());
                        sharedQueue.wait();
                    }
                }
                // 队列不空时持续消费元素
                synchronized (sharedQueue) {
                    System.out.println("consumer consume data：" + sharedQueue.remove(0) + ", size：" + sharedQueue.size());
                    sharedQueue.notifyAll();
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

Main方法测试：

import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test2 {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 1.构建内存缓冲区
        Vector sharedQueue = new Vector();
        int size = 4;

        // 2.建立线程池和线程
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        Producer prodThread1 = new Producer(sharedQueue, size);
        Producer prodThread2 = new Producer(sharedQueue, size);
        Producer prodThread3 = new Producer(sharedQueue, size);
        Consumer consThread1 = new Consumer(sharedQueue);
        Consumer consThread2 = new Consumer(sharedQueue);
        Consumer consThread3 = new Consumer(sharedQueue);
        service.execute(prodThread1);
        service.execute(prodThread2);
        service.execute(prodThread3);
        service.execute(consThread1);
        service.execute(consThread2);
        service.execute(consThread3);

        // 3.睡一会儿然后尝试停止生产者(结束循环)
        Thread.sleep(10 * 1000);
        prodThread1.stop();
        prodThread2.stop();
        prodThread3.stop();

        // 4.再睡一会儿关闭线程池
        Thread.sleep(3000);

        // 5.shutdown()等待任务执行完才中断线程(因为消费者一直在运行的，所以会发现程序无法结束)
        service.shutdown();


    }
}

我的项目用阻塞队列也挺多的（我觉得跟个人编写的代码风格习惯有关），类似实现了上面的生产者和消费者模式。

真实场景例子：

运营要发一条推送消息，首先需要去用户画像系统圈选一个人群，填写对应的人群ID和发送时间。
我通过时间调度，通过RPC拿到人群的信息。遍历HDFS得到这个人群的每个userId
将遍历的userId放到一个阻塞队列里边去，用多个线程while(true)取阻塞队列的数据

好处是什么？我在取userId的时候，会有个限制：要么超出了指定的时间，要么达到BatchSize的值。这样我就可以将相同内容的不同userId组成一个Task。

本来100个userId是100个Task，现在我将100个userId放在一个Task里边（因为发送的内容是相同的，所以我可以这么干）。这样再往下游传的时候，并发量就降低了很多。

什么时候考虑线程安全

什么时候考虑线程安全的集合类，那当然是线程不安全的时候咯。那什么时候线程不安全？最常见的是：操作的对象是有状态的

虽然说，我们经常会听到线程不安全，但在业务开发中要我们程序员处理线程不安全的地方少之又少。比如说：你在写Servlet的时候，加过syn/lock锁吗？应该没有吧？

因为我们的操作的对象往往是无状态的。没有共享变量被多个线程访问，自然就没有线程安全问题了。

java集合的集中接口 java中集合类有哪些_java集合的集中接口_05

SpringMVC是单例的，但SpringMVC都是在方法内操作数据的，每个线程进入方法都会生成栈帧，每个栈帧的数据都是线程独有的，如果不设定共享变量，不会有线程安全问题。

上面只是简单举了SpringMVC的例子（只是为了更好的理解）；

一句话总结：只要涉及到多个线程操作一个共享变量的时候，就要考虑是不是要用线程安全的集合类。

更多的细节，等我写Java多线程总结的时候再说了

最后

还是想强调一下，Java集合虽然在工作中不是每个都经常用得到，但是还是得重点学习学习。

如果你学习到了源码，可能你在创建集合的时候就会指定了集合的大小（即便我们知道它能动态扩容）

如果你想要去面试，Java集合是肯定少不了的，必问的一个知识点，你学会了就是送分题。

现在已经工作有一段时间了，为什么还来写Java集合呢，原因有以下几个：

我是一个对排版有追求的人，如果早期关注我的同学可能会发现，我的GitHub、文章导航的read.me会经常更换。现在的GitHub导航也不合我心意了（太长了），并且早期的文章，说实话排版也不太行，我决定重新搞一波。
我的文章会分发好几个平台，但文章发完了可能就没人看了，并且图床很可能因为平台的防盗链就挂掉了。又因为有很多的读者问我：”你能不能把你的文章转成PDF啊？“
我写过很多系列级的文章，这些文章就几乎不会有太大的改动了，就非常适合把它们给”持久化“。

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