Java集合類框架常見(jiàn)的面試題有哪些

這篇文章主要介紹“Java集合類框架常見(jiàn)的面試題有哪些”，在日常操作中，相信很多人在Java集合類框架常見(jiàn)的面試題有哪些問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”Java集合類框架常見(jiàn)的面試題有哪些”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

在編寫(xiě)java程序中，我們最常用的除了八種基本數(shù)據(jù)類型，String對(duì)象外還有一個(gè)集合類，在我們的的程序中到處充斥著集合類的身影！

java中集合大家族的成員實(shí)在是太豐富了，有常用的ArrayList、HashMap、HashSet，也有不常用的Stack、Queue，有線程安全的Vector、HashTable，也有線程不安全的LinkedList、TreeMap等等！

上面的圖展示了整個(gè)集合大家族的成員以及他們之間的關(guān)系。下面就上面的各個(gè)接口、基類做一些簡(jiǎn)單的介紹(主要介紹各個(gè)集合的特點(diǎn)。區(qū)別)。

下面幾張圖更清晰地介紹了結(jié)合類接口間的關(guān)系：

Collections和Collection。
Arrays和Collections。

Collection的子接口

map的實(shí)現(xiàn)類

Collection接口

Collection接口是最基本的集合接口，它不提供直接的實(shí)現(xiàn)，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List和Set。Collection所代表的是一種規(guī)則，它所包含的元素都必須遵循一條或者多條規(guī)則。如有些允許重復(fù)而有些則不能重復(fù)、有些必須要按照順序插入而有些則是散列，有些支持排序但是有些則不支持。

在Java中所有實(shí)現(xiàn)了Collection接口的類都必須提供兩套標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)是無(wú)參，用于創(chuàng)建一個(gè)空的Collection，一個(gè)是帶有Collection參數(shù)的有參構(gòu)造函數(shù)，用于創(chuàng)建一個(gè)新的Collection，這個(gè)新的Collection與傳入進(jìn)來(lái)的Collection具備相同的元素。
//要求實(shí)現(xiàn)基本的增刪改查方法，并且需要能夠轉(zhuǎn)換為數(shù)組類型

public class Collection接口 {
    class collect implements Collection {
        @Override
        public int size() {
            return 0;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean contains(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public Iterator iterator() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object[] toArray() {
            return new Object[0];
        }
        @Override
        public boolean add(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean remove(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean addAll(Collection c) {
            return false;
        }
        @Override
        public void clear() {
        }
//省略部分代碼  
        @Override
        public Object[] toArray(Object[] a) {
            return new Object[0];
        }
    }
}

List接口

List接口為Collection直接接口。List所代表的是有序的Collection，即它用某種特定的插入順序來(lái)維護(hù)元素順序。用戶可以對(duì)列表中每個(gè)元素的插入位置進(jìn)行精確地控制，同時(shí)可以根據(jù)元素的整數(shù)索引（在列表中的位置）訪問(wèn)元素，并搜索列表中的元素。實(shí)現(xiàn)List接口的集合主要有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。

2.1、ArrayList

ArrayList是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組，也是我們最常用的集合。它允許任何符合規(guī)則的元素插入甚至包括null。每一個(gè)ArrayList都有一個(gè)初始容量（10），該容量代表了數(shù)組的大小。隨著容器中的元素不斷增加，容器的大小也會(huì)隨著增加。在每次向容器中增加元素的同時(shí)都會(huì)進(jìn)行容量檢查，當(dāng)快溢出時(shí)，就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作。所以如果我們明確所插入元素的多少，最好指定一個(gè)初始容量值，避免過(guò)多的進(jìn)行擴(kuò)容操作而浪費(fèi)時(shí)間、效率。

size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作都以固定時(shí)間運(yùn)行。add 操作以分?jǐn)偟墓潭〞r(shí)間運(yùn)行，也就是說(shuō)，添加 n 個(gè)元素需要 O(n) 時(shí)間（由于要考慮到擴(kuò)容，所以這不只是添加元素會(huì)帶來(lái)分?jǐn)偣潭〞r(shí)間開(kāi)銷(xiāo)那樣簡(jiǎn)單）。

ArrayList擅長(zhǎng)于隨機(jī)訪問(wèn)。同時(shí)ArrayList是非同步的。

2.2、LinkedList

同樣實(shí)現(xiàn)List接口的LinkedList與ArrayList不同，ArrayList是一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組，而LinkedList是一個(gè)雙向鏈表。所以它除了有ArrayList的基本操作方法外還額外提供了get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。

由于實(shí)現(xiàn)的方式不同，LinkedList不能隨機(jī)訪問(wèn)，它所有的操作都是要按照雙重鏈表的需要執(zhí)行。在列表中索引的操作將從開(kāi)頭或結(jié)尾遍歷列表（從靠近指定索引的一端）。這樣做的好處就是可以通過(guò)較低的代價(jià)在List中進(jìn)行插入和刪除操作。

與ArrayList一樣，LinkedList也是非同步的。如果多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)List，則必須自己實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)同步。一種解決方法是在創(chuàng)建List時(shí)構(gòu)造一個(gè)同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

2.3、Vector
     與ArrayList相似，但是Vector是同步的。所以說(shuō)Vector是線程安全的動(dòng)態(tài)數(shù)組。它的操作與ArrayList幾乎一樣。

2.4、Stack
     Stack繼承自Vector，實(shí)現(xiàn)一個(gè)后進(jìn)先出的堆棧。Stack提供5個(gè)額外的方法使得Vector得以被當(dāng)作堆棧使用。基本的push和pop 方法，還有peek方法得到棧頂?shù)脑兀琫mpty方法測(cè)試堆棧是否為空，search方法檢測(cè)一個(gè)元素在堆棧中的位置。Stack剛創(chuàng)建后是空棧。。

public class List接口 {
    //下面是List的繼承關(guān)系，由于List接口規(guī)定了包括諸如索引查詢，迭代器的實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)現(xiàn)List接口的類都會(huì)有這些方法。
    //所以不管是ArrayList和LinkedList底層都可以使用數(shù)組操作，但一般不提供這樣外部調(diào)用方法。
    //    public interface Iterable<T>
//    public interface Collection<E> extends Iterable<E>
//    public interface List<E> extends Collection<E>
    class MyList implements List {
        @Override
        public int size() {
            return 0;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean contains(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public Iterator iterator() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object[] toArray() {
            return new Object[0];
        }
        @Override
        public boolean add(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean remove(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public void clear() {
        }
       //省略部分代碼
        @Override
        public Object get(int index) {
            return null;
        }
        @Override
        public ListIterator listIterator() {
            return null;
        }
        @Override
        public ListIterator listIterator(int index) {
            return null;
        }
        @Override
        public List subList(int fromIndex, int toIndex) {
            return null;
        }
        @Override
        public Object[] toArray(Object[] a) {
            return new Object[0];
        }
    }
}

Set接口

Set是一種不包括重復(fù)元素的Collection。它維持它自己的內(nèi)部排序，所以隨機(jī)訪問(wèn)沒(méi)有任何意義。與List一樣，它同樣運(yùn)行null的存在但是僅有一個(gè)。由于Set接口的特殊性，所有傳入Set集合中的元素都必須不同，同時(shí)要注意任何可變對(duì)象，如果在對(duì)集合中元素進(jìn)行操作時(shí)，導(dǎo)致e1.equals(e2)==true，則必定會(huì)產(chǎn)生某些問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了Set接口的集合有：EnumSet、HashSet、TreeSet。

3.1、EnumSet
     是枚舉的專用Set。所有的元素都是枚舉類型。

3.2、HashSet
     HashSet堪稱查詢速度最快的集合，因?yàn)槠鋬?nèi)部是以HashCode來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它內(nèi)部元素的順序是由哈希碼來(lái)決定的，所以它不保證set 的迭代順序；特別是它不保證該順序恒久不變。

public class Set接口 {
    // Set接口規(guī)定將set看成一個(gè)集合，并且使用和數(shù)組類似的增刪改查方式，同時(shí)提供iterator迭代器
    //    public interface Set<E> extends Collection<E>
    //    public interface Collection<E> extends Iterable<E>
    //    public interface Iterable<T>
    class MySet implements Set {
        @Override
        public int size() {
            return 0;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean contains(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public Iterator iterator() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object[] toArray() {
            return new Object[0];
        }
        @Override
        public boolean add(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean remove(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean addAll(Collection c) {
            return false;
        }
        @Override
        public void clear() {
        }
        @Override
        public boolean removeAll(Collection c) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean retainAll(Collection c) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean containsAll(Collection c) {
            return false;
        }
        @Override
        public Object[] toArray(Object[] a) {
            return new Object[0];
        }
    }
}

Map接口

Map與List、Set接口不同，它是由一系列鍵值對(duì)組成的集合，提供了key到Value的映射。同時(shí)它也沒(méi)有繼承Collection。在Map中它保證了key與value之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。也就是說(shuō)一個(gè)key對(duì)應(yīng)一個(gè)value，所以它不能存在相同的key值，當(dāng)然value值可以相同。實(shí)現(xiàn)map的有：HashMap、TreeMap、HashTable、Properties、EnumMap。

4.1、HashMap
     以哈希表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，查找對(duì)象時(shí)通過(guò)哈希函數(shù)計(jì)算其位置，它是為快速查詢而設(shè)計(jì)的，其內(nèi)部定義了一個(gè)hash表數(shù)組（Entry[] table），元素會(huì)通過(guò)哈希轉(zhuǎn)換函數(shù)將元素的哈希地址轉(zhuǎn)換成數(shù)組中存放的索引，如果有沖突，則使用散列鏈表的形式將所有相同哈希地址的元素串起來(lái)，可能通過(guò)查看HashMap.Entry的源碼它是一個(gè)單鏈表結(jié)構(gòu)。

4.2、TreeMap
     鍵以某種排序規(guī)則排序，內(nèi)部以red-black（紅-黑）樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了SortedMap接口

4.3、HashTable
     也是以哈希表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，解決沖突時(shí)與HashMap也一樣也是采用了散列鏈表的形式，不過(guò)性能比HashMap要低

public class Map接口 {
    //Map接口是最上層接口，Map接口實(shí)現(xiàn)類必須實(shí)現(xiàn)put和get等哈希操作。
    //并且要提供keyset和values，以及entryset等查詢結(jié)構(gòu)。
    //public interface Map<K,V>
    class MyMap implements Map {
        @Override
        public int size() {
            return 0;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean containsKey(Object key) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean containsValue(Object value) {
            return false;
        }
        @Override
        public Object get(Object key) {
            return null;
        }
        @Override
        public Object put(Object key, Object value) {
            return null;
        }
        @Override
        public Object remove(Object key) {
            return null;
        }
        @Override
        public void putAll(Map m) {
        }
        @Override
        public void clear() {
        }
        @Override
        public Set keySet() {
            return null;
        }
        @Override
        public Collection values() {
            return null;
        }
        @Override
        public Set<Entry> entrySet() {
            return null;
        }
    }
}

Queue

隊(duì)列，它主要分為兩大類，一類是阻塞式隊(duì)列，隊(duì)列滿了以后再插入元素則會(huì)拋出異常，主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。另一種隊(duì)列則是雙端隊(duì)列，支持在頭、尾兩端插入和移除元素，主要包括：ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、LinkedList。

public class Queue接口 {
    //queue接口是對(duì)隊(duì)列的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，需要提供隊(duì)列的進(jìn)隊(duì)出隊(duì)等方法。一般使用linkedlist作為實(shí)現(xiàn)類
    class MyQueue implements Queue {
        @Override
        public int size() {
            return 0;
        }
        @Override
        public boolean isEmpty() {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean contains(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public Iterator iterator() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object[] toArray() {
            return new Object[0];
        }
        @Override
        public Object[] toArray(Object[] a) {
            return new Object[0];
        }
        @Override
        public boolean add(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public boolean remove(Object o) {
            return false;
        }
        //省略部分代碼
        @Override
        public boolean offer(Object o) {
            return false;
        }
        @Override
        public Object remove() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object poll() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object element() {
            return null;
        }
        @Override
        public Object peek() {
            return null;
        }
    }
}

關(guān)于Java集合的小抄

這部分內(nèi)容轉(zhuǎn)自我偶像 江南白衣 的博客： http://calvin1978.blogcn.com/articles/collection.html
在盡可能短的篇幅里，將所有集合與并發(fā)集合的特征、實(shí)現(xiàn)方式、性能捋一遍。適合所有”精通Java”，其實(shí)還不那么自信的人閱讀。

期望能不止用于面試時(shí)，平時(shí)選擇數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也能考慮一下其成本與效率，不要看著API合適就用了。

List

ArrayList

以數(shù)組實(shí)現(xiàn)。節(jié)約空間，但數(shù)組有容量限制。超出限制時(shí)會(huì)增加50%容量，用System.arraycopy（）復(fù)制到新的數(shù)組。因此最好能給出數(shù)組大小的預(yù)估值。默認(rèn)第一次插入元素時(shí)創(chuàng)建大小為10的數(shù)組。

按數(shù)組下標(biāo)訪問(wèn)元素－get（i）、set（i,e） 的性能很高，這是數(shù)組的基本優(yōu)勢(shì)。

如果按下標(biāo)插入元素、刪除元素－add（i,e）、 remove（i）、remove（e），則要用System.arraycopy（）來(lái)復(fù)制移動(dòng)部分受影響的元素，性能就變差了。

越是前面的元素，修改時(shí)要移動(dòng)的元素越多。直接在數(shù)組末尾加入元素－常用的add（e），刪除最后一個(gè)元素則無(wú)影響。

LinkedList

以雙向鏈表實(shí)現(xiàn)。鏈表無(wú)容量限制，但雙向鏈表本身使用了更多空間，每插入一個(gè)元素都要構(gòu)造一個(gè)額外的Node對(duì)象，也需要額外的鏈表指針操作。

按下標(biāo)訪問(wèn)元素－get（i）、set（i,e） 要悲劇的部分遍歷鏈表將指針移動(dòng)到位 （如果i>數(shù)組大小的一半，會(huì)從末尾移起）。

插入、刪除元素時(shí)修改前后節(jié)點(diǎn)的指針即可，不再需要復(fù)制移動(dòng)。但還是要部分遍歷鏈表的指針才能移動(dòng)到下標(biāo)所指的位置。

只有在鏈表兩頭的操作－add（）、addFirst（）、removeLast（）或用iterator（）上的remove（）倒能省掉指針的移動(dòng)。

Apache Commons 有個(gè)TreeNodeList，里面是棵二叉樹(shù)，可以快速移動(dòng)指針到位。

CopyOnWriteArrayList

并發(fā)優(yōu)化的ArrayList。基于不可變對(duì)象策略，在修改時(shí)先復(fù)制出一個(gè)數(shù)組快照來(lái)修改，改好了，再讓內(nèi)部指針指向新數(shù)組。

因?yàn)閷?duì)快照的修改對(duì)讀操作來(lái)說(shuō)不可見(jiàn)，所以讀讀之間不互斥，讀寫(xiě)之間也不互斥，只有寫(xiě)寫(xiě)之間要加鎖互斥。但復(fù)制快照的成本昂貴，典型的適合讀多寫(xiě)少的場(chǎng)景。

雖然增加了addIfAbsent（e）方法，會(huì)遍歷數(shù)組來(lái)檢查元素是否已存在，性能可想像的不會(huì)太好。

遺憾

無(wú)論哪種實(shí)現(xiàn)，按值返回下標(biāo)contains（e）, indexOf（e）, remove（e） 都需遍歷所有元素進(jìn)行比較，性能可想像的不會(huì)太好。

沒(méi)有按元素值排序的SortedList。

除了CopyOnWriteArrayList，再?zèng)]有其他線程安全又并發(fā)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)如ConcurrentLinkedList。湊合著用Set與Queue中的等價(jià)類時(shí)，會(huì)缺少一些List特有的方法如get（i）。如果更新頻率較高，或數(shù)組較大時(shí)，還是得用Collections.synchronizedList（list），對(duì)所有操作用同一把鎖來(lái)保證線程安全。

Map

HashMap

以Entry[]數(shù)組實(shí)現(xiàn)的哈希桶數(shù)組，用Key的哈希值取模桶數(shù)組的大小可得到數(shù)組下標(biāo)。

插入元素時(shí)，如果兩條Key落在同一個(gè)桶（比如哈希值1和17取模16后都屬于第一個(gè)哈希桶），我們稱之為哈希沖突。

JDK的做法是鏈表法，Entry用一個(gè)next屬性實(shí)現(xiàn)多個(gè)Entry以單向鏈表存放。查找哈希值為17的key時(shí)，先定位到哈希桶，然后鏈表遍歷桶里所有元素，逐個(gè)比較其Hash值然后key值。

在JDK8里，新增默認(rèn)為8的閾值，當(dāng)一個(gè)桶里的Entry超過(guò)閥值，就不以單向鏈表而以紅黑樹(shù)來(lái)存放以加快Key的查找速度。

當(dāng)然，最好還是桶里只有一個(gè)元素，不用去比較。所以默認(rèn)當(dāng)Entry數(shù)量達(dá)到桶數(shù)量的75%時(shí)，哈希沖突已比較嚴(yán)重，就會(huì)成倍擴(kuò)容桶數(shù)組，并重新分配所有原來(lái)的Entry。擴(kuò)容成本不低，所以也最好有個(gè)預(yù)估值。

取模用與操作（hash & （arrayLength-1））會(huì)比較快，所以數(shù)組的大小永遠(yuǎn)是2的N次方， 你隨便給一個(gè)初始值比如17會(huì)轉(zhuǎn)為32。默認(rèn)第一次放入元素時(shí)的初始值是16。

iterator（）時(shí)順著哈希桶數(shù)組來(lái)遍歷，看起來(lái)是個(gè)亂序。

LinkedHashMap

擴(kuò)展HashMap，每個(gè)Entry增加雙向鏈表，號(hào)稱是最占內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

支持iterator（）時(shí)按Entry的插入順序來(lái)排序（如果設(shè)置accessOrder屬性為true，則所有讀寫(xiě)訪問(wèn)都排序）。

插入時(shí)，Entry把自己加到Header Entry的前面去。如果所有讀寫(xiě)訪問(wèn)都要排序，還要把前后Entry的before/after拼接起來(lái)以在鏈表中刪除掉自己，所以此時(shí)讀操作也是線程不安全的了。

3 TreeMap

以紅黑樹(shù)實(shí)現(xiàn)，紅黑樹(shù)又叫自平衡二叉樹(shù)：

對(duì)于任一節(jié)點(diǎn)而言，其到葉節(jié)點(diǎn)的每一條路徑都包含相同數(shù)目的黑結(jié)點(diǎn)。
上面的規(guī)定，使得樹(shù)的層數(shù)不會(huì)差的太遠(yuǎn)，使得所有操作的復(fù)雜度不超過(guò) O（lgn），但也使得插入，修改時(shí)要復(fù)雜的左旋右旋來(lái)保持樹(shù)的平衡。

支持iterator（）時(shí)按Key值排序，可按實(shí)現(xiàn)了Comparable接口的Key的升序排序，或由傳入的Comparator控制。可想象的，在樹(shù)上插入/刪除元素的代價(jià)一定比HashMap的大。

支持SortedMap接口，如firstKey（），lastKey（）取得最大最小的key，或sub（fromKey, toKey）, tailMap（fromKey）剪取Map的某一段。

EnumMap

EnumMap的原理是，在構(gòu)造函數(shù)里要傳入枚舉類，那它就構(gòu)建一個(gè)與枚舉的所有值等大的數(shù)組，按Enum. ordinal（）下標(biāo)來(lái)訪問(wèn)數(shù)組。性能與內(nèi)存占用俱佳。

美中不足的是，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)Map接口，而 V get（Object key）中key是Object而不是泛型K，所以安全起見(jiàn)，EnumMap每次訪問(wèn)都要先對(duì)Key進(jìn)行類型判斷，在JMC里錄得不低的采樣命中頻率。

ConcurrentHashMap

并發(fā)優(yōu)化的HashMap。

在JDK5里的經(jīng)典設(shè)計(jì)，默認(rèn)16把寫(xiě)鎖（可以設(shè)置更多），有效分散了阻塞的概率。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為Segment[]，每個(gè)Segment一把鎖。Segment里面才是哈希桶數(shù)組。Key先算出它在哪個(gè)Segment里，再去算它在哪個(gè)哈希桶里。

也沒(méi)有讀鎖，因?yàn)閜ut/remove動(dòng)作是個(gè)原子動(dòng)作（比如put的整個(gè)過(guò)程是一個(gè)對(duì)數(shù)組元素/Entry 指針的賦值操作），讀操作不會(huì)看到一個(gè)更新動(dòng)作的中間狀態(tài)。

但在JDK8里，Segment[]的設(shè)計(jì)被拋棄了，改為精心設(shè)計(jì)的，只在需要鎖的時(shí)候加鎖。

支持ConcurrentMap接口，如putIfAbsent（key，value）與相反的replace（key，value）與以及實(shí)現(xiàn)CAS的replace（key, oldValue, newValue）。

ConcurrentSkipListMap

JDK6新增的并發(fā)優(yōu)化的SortedMap，以SkipList結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。Concurrent包選用它是因?yàn)樗С只贑AS的無(wú)鎖算法，而紅黑樹(shù)則沒(méi)有好的無(wú)鎖算法。

原理上，可以想象為多個(gè)鏈表組成的N層樓，其中的元素從稀疏到密集，每個(gè)元素有往右與往下的指針。從第一層樓開(kāi)始遍歷，如果右端的值比期望的大，那就往下走一層，繼續(xù)往前走。

典型的空間換時(shí)間。每次插入，都要決定在哪幾層插入，同時(shí)，要決定要不要多蓋一層樓。

它的size（）同樣不能隨便調(diào)，會(huì)遍歷來(lái)統(tǒng)計(jì)。

Set

所有Set幾乎都是內(nèi)部用一個(gè)Map來(lái)實(shí)現(xiàn), 因?yàn)镸ap里的KeySet就是一個(gè)Set，而value是假值，全部使用同一個(gè)Object即可。

Set的特征也繼承了那些內(nèi)部的Map實(shí)現(xiàn)的特征。

HashSet：內(nèi)部是HashMap。

LinkedHashSet：內(nèi)部是LinkedHashMap。

TreeSet：內(nèi)部是TreeMap的SortedSet。

ConcurrentSkipListSet：內(nèi)部是ConcurrentSkipListMap的并發(fā)優(yōu)化的SortedSet。

CopyOnWriteArraySet：內(nèi)部是CopyOnWriteArrayList的并發(fā)優(yōu)化的Set，利用其addIfAbsent（）方法實(shí)現(xiàn)元素去重，如前所述該方法的性能很一般。

好像少了個(gè)ConcurrentHashSet，本來(lái)也該有一個(gè)內(nèi)部用ConcurrentHashMap的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，但JDK偏偏沒(méi)提供。Jetty就自己簡(jiǎn)單封了一個(gè)，Guava則直接用java.util.Collections.newSetFromMap（new ConcurrentHashMap（）） 實(shí)現(xiàn)。

Queue

Queue是在兩端出入的List，所以也可以用數(shù)組或鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)。

普通隊(duì)列

LinkedList
是的，以雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的LinkedList既是List，也是Queue。

ArrayDeque
以循環(huán)數(shù)組實(shí)現(xiàn)的雙向Queue。大小是2的倍數(shù)，默認(rèn)是16。

為了支持FIFO，即從數(shù)組尾壓入元素（快），從數(shù)組頭取出元素（超慢），就不能再使用普通ArrayList的實(shí)現(xiàn)了，改為使用循環(huán)數(shù)組。

有隊(duì)頭隊(duì)尾兩個(gè)下標(biāo)：彈出元素時(shí)，隊(duì)頭下標(biāo)遞增；加入元素時(shí)，隊(duì)尾下標(biāo)遞增。如果加入元素時(shí)已到數(shù)組空間的末尾，則將元素賦值到數(shù)組[0]，同時(shí)隊(duì)尾下標(biāo)指向0，再插入下一個(gè)元素則賦值到數(shù)組[1]，隊(duì)尾下標(biāo)指向1。如果隊(duì)尾的下標(biāo)追上隊(duì)頭，說(shuō)明數(shù)組所有空間已用完，進(jìn)行雙倍的數(shù)組擴(kuò)容。

PriorityQueue

用平衡二叉最小堆實(shí)現(xiàn)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，不再是FIFO，而是按元素實(shí)現(xiàn)的Comparable接口或傳入Comparator的比較結(jié)果來(lái)出隊(duì)，數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高，越先出隊(duì)。但是注意其iterator（）的返回不會(huì)排序。

平衡最小二叉堆，用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)組即可表達(dá)，可以快速尋址，沒(méi)有指針什么的。最小的在queue[0] ，比如queue[4]的兩個(gè)孩子，會(huì)在queue[24+1] 和 queue[2（4+1）]，即queue[9]和queue[10]。

入隊(duì)時(shí)，插入queue[size]，然后二叉地往上比較調(diào)整堆。

出隊(duì)時(shí)，彈出queue[0]，然后把queque[size]拿出來(lái)二叉地往下比較調(diào)整堆。

初始大小為11，空間不夠時(shí)自動(dòng)50%擴(kuò)容。

線程安全的隊(duì)列

ConcurrentLinkedQueue/Deque
無(wú)界的并發(fā)優(yōu)化的Queue，基于鏈表，實(shí)現(xiàn)了依賴于CAS的無(wú)鎖算法。

ConcurrentLinkedQueue的結(jié)構(gòu)是單向鏈表和head/tail兩個(gè)指針，因?yàn)槿腙?duì)時(shí)需要修改隊(duì)尾元素的next指針，以及修改tail指向新入隊(duì)的元素兩個(gè)CAS動(dòng)作無(wú)法原子，所以需要的特殊的算法。

線程安全的阻塞隊(duì)列

BlockingQueue，一來(lái)如果隊(duì)列已空不用重復(fù)的查看是否有新數(shù)據(jù)而會(huì)阻塞在那里，二來(lái)隊(duì)列的長(zhǎng)度受限，用以保證生產(chǎn)者與消費(fèi)者的速度不會(huì)相差太遠(yuǎn)。當(dāng)入隊(duì)時(shí)隊(duì)列已滿，或出隊(duì)時(shí)隊(duì)列已空，不同函數(shù)的效果見(jiàn)下表

ArrayBlockingQueue
定長(zhǎng)的并發(fā)優(yōu)化的BlockingQueue，也是基于循環(huán)數(shù)組實(shí)現(xiàn)。有一把公共的鎖與notFull、notEmpty兩個(gè)Condition管理隊(duì)列滿或空時(shí)的阻塞狀態(tài)。

LinkedBlockingQueue/Deque
可選定長(zhǎng)的并發(fā)優(yōu)化的BlockingQueue，基于鏈表實(shí)現(xiàn)，所以可以把長(zhǎng)度設(shè)為Integer.MAX_VALUE成為無(wú)界無(wú)等待的。

利用鏈表的特征，分離了takeLock與putLock兩把鎖，繼續(xù)用notEmpty、notFull管理隊(duì)列滿或空時(shí)的阻塞狀態(tài)。

PriorityBlockingQueue
無(wú)界的PriorityQueue，也是基于數(shù)組存儲(chǔ)的二叉堆（見(jiàn)前）。一把公共的鎖實(shí)現(xiàn)線程安全。因?yàn)闊o(wú)界，空間不夠時(shí)會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容，所以入列時(shí)不會(huì)鎖，出列為空時(shí)才會(huì)鎖。

DelayQueue
內(nèi)部包含一個(gè)PriorityQueue，同樣是無(wú)界的，同樣是出列時(shí)才會(huì)鎖。一把公共的鎖實(shí)現(xiàn)線程安全。元素需實(shí)現(xiàn)Delayed接口，每次調(diào)用時(shí)需返回當(dāng)前離觸發(fā)時(shí)間還有多久，小于0表示該觸發(fā)了。

pull（）時(shí)會(huì)用peek（）查看隊(duì)頭的元素，檢查是否到達(dá)觸發(fā)時(shí)間。ScheduledThreadPoolExecutor用了類似的結(jié)構(gòu)。

同步隊(duì)列

SynchronousQueue同步隊(duì)列本身無(wú)容量，放入元素時(shí)，比如等待元素被另一條線程的消費(fèi)者取走再返回。JDK線程池里用它。

JDK7還有個(gè)LinkedTransferQueue，在普通線程安全的BlockingQueue的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)transfer（e） 函數(shù)，效果與SynchronousQueue一樣。

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