zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 8、集合类Vector、ArrayList、LinkedList

    Verctor 是 Java 早期提供的线程安全动态数组,如果不需要线程安全,并不建议选择,毕竟同步是有额外开销的.Vector是基于synchronized实现的线程安全的ArrayList。Vector 内部是使用对象数组来保存数据,可以根据需要自动的增加容量,当数组已满时,会创建新的数组,并拷贝原有数组数据。Vector,默认创建一个大小为10的Object数组,并将capacityIncrement设置为0;当插入元素数组大小不够时,如果capacityIncrement>0,则将Object数组的大小扩大为现有size+capacityIncrement;如果capacityIncrement<=0,则将Object数组的大小扩大为现有大小的2倍

    ArrayList 是应用更加广泛的动态数组实现,它本身不是线程安全的,所以性能要好很多。与 Vector 近似,ArrayList 也是可以根据需要调整容量,不过两者的调整逻辑有所区别,Vector 在扩容时会提高 1 倍,而 ArrayList 则是增加 50%。ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时,数组需要扩容,扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法进行大量的数组复制操作;在删除元素时并不会减少数组的容量(如果需要缩小数组容量,可以调用trimToSize()方法);在查找元素时要遍历数组,对于非null的元素采取equals的方式寻找。

    LinkedList 顾名思义是 Java 提供的双向链表,所以它不需要像上面两种那样调整容量,它也不是线程安全的。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。

    Vector 和 ArrayList 作为动态数组,其内部元素以数组形式顺序存储的,所以非常适合随机访问的场合。除了尾部插入和删除元素,往往性能会相对较差,比如我们在中间位置插入一个元素,需要移动后续所有元素。而 LinkedList 以链表形式存储的,进行节点插入、删除却要高效得多,但是随机访问性能则要比动态数组慢。

    排序算法需要熟知:

    内部排序,至少掌握基础算法如归并排序、交换排序(冒泡、快排)、选择排序、插入排序等。

    外部排序,掌握利用内存和外部存储处理超大数据集,至少要理解过程和思路。

    考察算法不仅仅是如何简单实现,面试官往往会刨根问底,比如哪些是排序是不稳定的呢(快排、堆排),或者思考稳定意味着什么;对不同数据集,各种排序的最好或最差情况;从某个角度如何进一步优化(比如空间占用,假设业务场景需要最小辅助空间,这个角度堆排序就比归并优异)等,从简单的了解,到进一步的思考,面试官通常还会观察面试者处理问题和沟通时的思路。

     

    Java 的集合框架,Collection 接口是所有集合的根,然后扩展开提供了三大类集合,分别是:

    • List,也就是我们前面介绍最多的有序集合,它提供了方便的访问、插入、删除等操作。

    • Set,Set 是不允许重复元素的,这是和 List 最明显的区别,也就是不存在两个对象 equals 返回 true。我们在日常开发中有很多需要保证元素唯一性的场合。

    • Queue/Deque,则是 Java 提供的标准队列结构的实现,除了集合的基本功能,它还支持类似先入先出(FIFO, First-in-First-Out)或者后入先出(LIFO,Last-In-First-Out)等特定行为。这里不包括 BlockingQueue,因为通常是并发编程场合,所以被放置在并发包里。

     每种集合的通用逻辑,都被抽象到相应的抽象类之中,比如 AbstractList 就集中了各种 List 操作的通用部分。这些集合不是完全孤立的,比如,LinkedList 本身,既是 List,也是 Deque 。

     TreeSet 代码里实际默认是利用 TreeMap 实现的,Java 类库创建了一个 Dummy 对象“PRESENT”作为 value,然后所有插入的元素其实是以键的形式放入了 TreeMap 里面;同理,HashSet 其实也是以 HashMap 为基础实现的,原来他们只是 Map 类的马甲!

    TreeSet 支持自然顺序访问,但是添加、删除、包含等操作要相对低效(log(n) 时间)。

    HashSet 则是利用哈希算法,理想情况下,如果哈希散列正常,可以提供常数时间的添加、删除、包含等操作,但是它不保证有序。

    LinkedHashSet,内部构建了一个记录插入顺序的双向链表,因此提供了按照插入顺序遍历的能力,与此同时,也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作,这些操作性能略低于 HashSet,因为需要维护链表的开销。

    在遍历元素时,HashSet 性能受自身容量影响,所以初始化时,除非有必要,不然不要将其背后的 HashMap 容量设置过大。而对于 LinkedHashSet,由于其内部链表提供的方便,遍历性能只和元素多少有关系。

    除了 java.util.concurrent 里面的线程安全容器,在 Collections 工具类中,提供了一系列的 synchronized 方法返回线程安全的同步列表对象,如:

    List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

    它的实现,基本就是将每个基本方法,比如 get、set、add 之类,都通过 synchronizd 添加基本的同步支持,非常简单粗暴,但也非常实用。注意这些方法创建的线程安全集合,都符合迭代时 fail-fast 行为,当发生意外的并发修改时,尽早抛出 ConcurrentModificationException 异常,以避免不可预计的行为。

     Java 提供的默认排序算法:

     需要区分是 Arrays.sort() 还是 Collections.sort() (底层是调用 Arrays.sort());什么数据类型;多大的数据集(太小的数据集,复杂排序是没必要的,Java 会直接进行二分插入排序)等。

    对于基本数据类型,目前使用的是所谓双轴快速排序(Dual-Pivot QuickSort),是一种改进的快速排序算法,早期版本是相对传统的快速排序。

    对于引用数据类型,目前则是使用TimSort,思想上也是一种归并和二分插入排序(binarySort)结合的优化排序算法。TimSort 并不是 Java 的独创,简单说它的思路是查找数据集中已经排好序的分区(这里叫 run),然后合并这些分区来达到排序的目的。

    Java 8 引入了并行排序算法(直接使用 parallelSort 方法),这是为了充分利用现代多核处理器的计算能力,底层实现基于 fork-join 框架,当处理的数据集比较小的时候,差距不明显,甚至还表现差一点;但是,当数据集增长到数万或百万以上时,提高就非常大了,具体还是取决于处理器和系统环境。

    排序算法仍然在不断改进,最近双轴快速排序实现的作者提交了一个更进一步的改进,历时多年的研究,目前正在审核和验证阶段。根据作者的性能测试对比,相比于基于归并排序的实现,新改进可以提高随机数据排序速度提高 10%~20%。

    在 Java 8 之中,Java 平台支持了 Lambda 和 Stream,相应的 Java 集合框架也进行了大范围的增强,以支持类似为集合创建相应 stream 或者 parallelStream 的方法实现,我们可以非常方便的实现函数式代码。阅读 Java 源代码,你会发现,这些 API 的设计和实现比较独特,它们并不是实现在抽象类里面,而是以默认方法的形式实现在 Collection 这样的接口里!这是 Java 8 在语言层面的新特性,允许接口实现默认方法,理论上来说,我们原来实现在类似 Collections 这种工具类中的方法,大多可以转换到相应的接口上。

    在 Java 9 中,Java 标准类库提供了一系列的静态工厂方法,比如,List.of()、Set.of(),大大简化了构建小的容器实例的代码量。并且集合实例都是容量非常有限的,而且在生命周期中并不会进行修改。

    以前这么写:

    ArrayList<String>  list = new ArrayList<>();
    list.add("Hello");
    list.add("World");

    利用新的容器静态工厂方法,一句代码就够了,并且保证了不可变性。现在可以这么写:

    List<String> simpleList = List.of("Hello","world");

    更进一步,通过各种 of 静态工厂方法创建的实例,还应用了一些我们所谓的最佳实践,比如,它是不可变的,符合我们对线程安全的需求;它因为不需要考虑扩容,所以空间上更加紧凑等。

    java堆结构PriorityQueue完全解析:

    PriorityQueue队列,是基于最小堆原理实现。https://blog.csdn.net/u013309870/article/details/71189189

    PriorityQueue队列不适合进场出队入队的频繁操作,但是他的优先级特性非常适合一些对顺序有要求的数据处理场合。且非线程安全的。

  • 相关阅读:
    Linq聚合操作之Aggregate,Count,Sum,Distinct源码分析
    Linq分区操作之Skip,SkipWhile,Take,TakeWhile源码分析
    Linq生成操作之DefautIfEmpty,Empty,Range,Repeat源码分析
    Linq基础操作之Select,Where,OrderBy,ThenBy源码分析
    PAT 1152 Google Recruitment
    PAT 1092 To Buy or Not to Buy
    PAT 1081 Rational Sum
    PAT 1084 Broken Keyboard
    PAT 1077 Kuchiguse
    PAT 1073 Scientific Notation
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xuan5301215/p/9081629.html
Copyright © 2011-2022 走看看