从知识图谱讲到源码实例，基础的知识深刻学习就不仅是基础

时间 2020-07-30

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做为一个程序员，一般，咱们的程序须要根据程序运行时才知道建立多少个对象。但若非程序运行，程序开发阶段，咱们根本不知道到底须要多少个数量的对象，甚至不知道它的准确类型。为了知足这些常规的编程须要，咱们要求能在任什么时候候，任何地点建立任意数量的对象，而这些对象用什么来容纳呢？咱们首先想到了数组，可是数组只能放同一类型的数据，并且其长度是固定的，那怎么办呢？集合便应运而生了！程序员

而对于集合的相关内容，我经过思惟导图整理了一下，分红两个部分，Map和Collection两个部分，来看一下面试

Map

Collection

由于篇幅缘由，只展现Collection的List，这也是在平常开发中应用最多的，或者说在面试过程当中被问到最多的一个知识点，由于它能够扩充出来不少其余的知识点编程

1、ArrayList的底层实现

ArrayList实现与List、RandomAccess接口，是顺序接口，即元素存放的数据与放进去的顺序相同，容许放入null元素，也支持随机访问数组
底层经过数组实现。除该类未实现同步外，其他跟Vector大体相同数据结构
ArrayList至关于动态数据，其中最重要的两个属性分别是：elementData数组以及siz架构

2、ArrayList能够实现同步吗

为了追求效率，ArrayList没有实现同步（synchronizd），若是须要逗哥线程并发访问，用户能够手动同步，也可使用Vector代替。如能够先采用Collections.synchronizedList()方法对其进行包装并发

3、ArrayList的add()方法

在调用add()方法的时候首先进行扩容校验，将插入的值放在尾部，并将size+1.

public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }

4、ArrayList的add(index,e)方法

若是调用add(index,e)在指定位置添加的话也是首先扩容校验，接着对数据进行复制，目的是把index位置空出来放本次插入的数据，并将后面的数据向后移动一个位置。

public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!　　　　　　//复制，向后移动 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; }

其实扩容最终调用的代码

private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

也是一个数组复制的过程。

注意：

因而可知ArrayList的主要消耗时数组扩容以及在指定位置添加数据，在平常使用时最好是指定大小，尽可能减小扩容。更要减小在指定位置插入数据的操做。

5、ArrayList的序列化

因为ArrayList是基于动态宿主实现的，因此并非全部的空间都被使用。所以使用了transient修饰。能够防止被自动序列化

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

所以ArrayList自定义了序列化和反序列化

//序列化 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{ // Write out element count, and any hidden stuff int expectedModCount = modCount; s.defaultWriteObject(); // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone() s.writeInt(size); // Write out all elements in the proper order. //只序列化了被使用的数据 for (int i=0; i<size; i++) { s.writeObject(elementData[i]); } if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } } //反序列化 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // Read in size, and any hidden stuff s.defaultReadObject(); // Read in capacity s.readInt(); // ignored if (size > 0) { // be like clone(), allocate array based upon size not capacity int capacity = calculateCapacity(elementData, size); SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity); ensureCapacityInternal(size); Object[] a = elementData; // Read in all elements in the proper order. for (int i=0; i<size; i++) { a[i] = s.readObject(); } } }

当对象中自定义了writeObject和readObject方法时，JVM会调用这两个自定义方法来实现序列化和反序列化

从实现中能够看出ArrayList值序列化了被使用的数据

6、ArrayList和Vector的比较

Vector也会是实现List接口，底层数据结构和ArrayList相似，也是一个动态数组存放的数据，不过在add()方法的时候使用synchronized进行同步数据，可是开销较大，因此Vector是一个同步容器并非并发容器。

add()方法

public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; }

add(index,e)方法：指定位置插入数据

public void add(int index, E element) { insertElementAt(element, index); } public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) { modCount++; if (index > elementCount) { throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " > " + elementCount); } ensureCapacityHelper(elementCount + 1); System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index); elementData[index] = obj; elementCount++; }

7、ArrayList的扩容机制

假若有20个数据须要添加，那么会分别在第一次的时候将ArrayList
以后扩容会按照1.5倍增加，也就是当添加第11个数据的时候，ArrayList继续扩容变为10*1.5=15；
当添加第16个数据时。继续扩容15*1.5=22个
不能超过int的最大值（231-1）-8

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

8、LinkedList的底层实现

LinkedList底层是基于双向链表实现的；
自己实现了List和Deque（双端队列）接口
拥有List的一些特性（jdk1.7/1.8以后取消了循环，修改成双向链表）

既能够看作一个顺序容器，又能够看作一个队列（Queue)，同时又能够看作一个栈（stack）。这样看来，LinkedList简直是个全能冠军。当你须要使用栈或者队列时，能够考虑使用LinkedList，一方面是由于Java官方已经声明不建议使用Stack类，更遗憾的是，Java里根本没有一个叫作Queue的类（它是一个接口名）。关于栈或者队列，如今的首选是ArrayDeque，它有着比LinkedList（当作栈或者队列使用时）更好的性能。

9、LinkedList的add()方法

public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }

可见每次插入都是移动指针，和ArrayList的拷贝数组来讲效率要高上很多

10、LinkedList的查询方法get(index)

public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } }

上述代码，利用了双向链表的特性，若是index离链表头比较近，就从节点头部遍历。不然就从节点尾部开始遍历。使用空间（双向链表）来换取时间

node会以O(n/2）的性能去获取一个节点
若是索引值大于链表大小的一半，那么将从尾节点开始遍历，这样的效率是很是低的，特别是当index越接近size的中间值

11、LinkedList优缺点

LinkedList插入、删除都是移动指针效率很高

产讯须要遍历进行查询，效率较低

怎么样，不知道总结的详细不，看完以后有没有一点收获，而这一些知识的整理也参考了下面这份文档的内容

详细内容展现

Set

List

map

而这份文档除了集合以外，还包括这些知识，我想不算所有，这里面大部分对如今的你都应该有所帮助吧

你比别人强的地方，不是你作过多少年的CRUD工做，而是你比别人掌握了更多深刻的技能。不要总停留在CRUD的表面工做，理解并掌握底层原理并熟悉源码实现，并造成本身的抽象思惟能力，作到灵活运用，才是你突破瓶颈，脱颖而出的重要方向！

你在刷抖音，玩游戏的时候，别人都在这里学习，成长，提高，人与人最大的差距其实就是思惟。你可能不信，优秀的人，老是在一块儿。