Java复习01 集合概念

news2025/1/17 6:12:35

Java复习01 集合

在Java中，集合（Collections）是一种用来存储一组对象的结构。想象一下有一个装东西的箱子，这个箱子可以装很多不同类型的东西，例如书、DVD或者玩具。Java的集合也是这样，但是它专门用来装载对象（比如字符串、整数等等）。

现在，让我们区分Collection和Map，以及Collection里的List和Set。

1. Collection 和 Map 的区别

Collection: 这是一个单列集合，它的意思是每一个元素只包含一个对象（就像一串单独的珍珠），例如一个珍珠串。在Collection接口下面有不同类型的集合，比如List和Set。
Map: 这是一种双列集合，意思是它存储的每个元素包含两部分：一个键（Key）和一个值（Value），就像是一个词典。在词典中，每个单词（键）都对应一个定义（值）。在Java的Map中，你可以通过键来快速找到对应的值。

2. Collection 里面 List 和 Set 的区别

这两者都是Collection的子接口，但是它们存储元素的方式有所不同：

List: 想象一下你有一个购物清单，你可以按照顺序在上面写下你要买的东西，就像牛奶、面包、牛奶。注意，你可以写下多次牛奶。这表明List是有序的，并且可以包含重复的元素。在Java的List中，每个元素都有一个特定的位置，就像购物清单上的物品。
Set: 现在假设你是一个集邮爱好者，你的集邮册里面不会想有重复的邮票，每一枚邮票都是独一无二的。这个集邮册就像是Java中的Set，它不允许重复的元素，也不保证元素的顺序。所以，如果你尝试把相同的邮票加入集邮册，它就会拒绝这个重复的。

3. List 里面 ArrayList 和 LinkedList 的区别

ArrayList和LinkedList都是Java中List接口的两种不同实现。我们可以用一个比喻来解释它们之间的区别：

想象一下你有一排学生坐在教室里，他们是按照座位号顺序排列的。这就像一个ArrayList，每个学生都有一个固定的座位号（也就是在列表中的索引位置），你可以很快地找到任何一个学生（元素）只要知道他们的座位号。ArrayList在内部使用一个数组来存储元素，因此访问任何元素都非常快，就像直接叫一个学生的座位号一样简单。

现在想象一下，有一列孩子站成一排等着上滑梯。每个孩子只知道前一个和后一个孩子是谁。如果你想找到队列中的某个特定孩子，你需要从头或者从尾开始，一个接一个地问直到找到那个孩子。这个队列就像是一个LinkedList，每个元素都保持着与前一个和后一个元素的连接，但是它们并不知道自己在队列中的具体位置。LinkedList在内部使用双向链表来存储元素，因此插入和删除元素非常快，因为这就像是让一个孩子加入或离开滑梯队列一样简单。

总结一下ArrayList和LinkedList的主要区别：

ArrayList:
- 优点: 快速随机访问性能（快速定位元素）。
- 缺点: 在列表中间插入和删除元素可能很慢，因为这可能涉及到移动元素来填补空白或者创建空间。
- 适用场景: 当你需要频繁地通过索引访问元素，而且添加或删除操作主要发生在列表的末尾时。
LinkedList:
- 优点: 插入和删除元素通常更快，尤其是在列表中间。
- 缺点: 随机访问性能较慢（查找元素需要时间）。
- 适用场景: 当你需要频繁地在列表中间进行添加或删除操作时。

4. Map 里面 HashMap()

假设我们有一个巨大的储物柜（HashMap），而每个储物格可以放你的东西，比如运动鞋。

每个储物格都有一个号码，但是这个号码不是随便给的，它是通过你鞋子的某个特别标记计算出来的。这个过程就像一个数学魔法，可以把鞋子的标记转化成储物格的号码。所以当你需要存储一双鞋时，你就使用这个魔法计算出储物格号码，然后把鞋子放进去。

现在，当你下次来，想要取回你的鞋子，你不需要去每个储物格门口找，你只需要记住那个特别标记，再用同样的魔法计算一次，就能直接知道你的鞋子在哪个储物格了。这样你就可以很快地取到你的鞋子。

但是，有时候会出现一个问题。可能会有两双不同的鞋，它们的特别标记通过魔法计算出来的储物格号码是一样的。这就像两个不同的学生被分配到了同一个宿舍。HashMap的解决办法是在同一个储物格里面加个小盒子，这样每双鞋都有自己的小盒子。虽然这样找鞋子可能会慢一点，因为你需要检查每个小盒子，但通常来说，这个魔法计算得很好，所以每个储物格里只有一两个小盒子，你还是很快就能找到你的鞋子。

HashMap就像这个巨大的储物柜，帮你快速地存储和取出东西。每次你想存东西，它都会帮你找到一个地方放。而每次你想取东西时，只要你知道那个特别的标记，你就能迅速找到它们。这就是HashMap的魔法！

4.1 HashMap的可能问题

基本概念: 他们可能会问你什么是HashMap ?
- “HashMap是Java中的一个集合类，它可以存储键值对，并且可以快速地通过键来访问值。它是基于哈希表实现的，所以它的获取和插入的速度很快，因为它通过哈希函数直接定位到它的值的存储位置。”
内部工作原理: 他们可能会询问HashMap是如何工作的 ?
- “HashMap通过哈希函数来计算键的哈希码，哈希码决定了键值对在内部数组中的存储位置。如果有两个不同的键产生了相同的哈希码，并且哈希函数将它们定位到了相同的位置，这种情况称为哈希冲突。HashMap通过链表或红黑树来解决冲突，这意味着每个位置实际上可以存储多个键值对。”
性能问题: 面试官可能会问到性能，比如HashMap的时间复杂度 ?
- “HashMap的get和put操作通常有常数时间的性能，即O(1)，但这依赖于哈希函数的质量和键值对的分布。如果发生了很多哈希冲突，性能可能会退化至O(n)，其中n是哈希桶中元素的数量。”
容量和负载因子: 关于HashMap的初始化容量和负载因子 ?
- “HashMap有一个初始容量值，它是存储元素的内部数组的大小，还有一个负载因子，用来衡量HashMap在自动增加其容量（重新哈希）之前可以有多满。默认的负载因子是0.75，这是一个在时间和空间成本之间的折衷。”
线程安全: 如果问到线程安全 ?
- “HashMap本身不是线程安全的，如果在多线程环境中使用HashMap，需要额外的同步措施。或者，可以使用ConcurrentHashMap，它是专为多线程环境设计的。
和其他Map的比较: 也许会让你跟其他Map实现比较，比如Hashtable或TreeMap ?
- “与Hashtable比较，HashMap是非同步的，因此在单线程环境下速度更快，而Hashtable是线程安全的。与TreeMap比较，HashMap通常更快，因为TreeMap保持键的排序，其get和put操作的时间复杂度为O(log n)。”