关于List集合,这份总结很全面

简介:   List 是工作中最常用的集合类型之一,面试的时候,大家也会被问到各种各样的问题,但是一般大多数情况下,只要你看了解过List集合源码,对List集合总结结构和源码有所了解的话,一般都问题不大。  很多面试官非常喜欢问这样的问题,主要考察同学们平时工作学习过程中有没有深入思考,经常性的总结.关于ArrayList集合起始内容还是比较多的,建议大家先回答ArrayList的总体的结构,再找个自己很熟悉的理解很深入的细节作为入口,夸夸其谈,就ok了.

  List 是工作中最常用的集合类型之一,面试的时候,大家也会被问到各种各样的问题,但是一般大多数情况下,只要你看了解过List集合源码,对List集合总结结构和源码有所了解的话,一般都问题不大。

  很多面试官非常喜欢问这样的问题,主要考察同学们平时工作学习过程中有没有深入思考,经常性的总结.关于ArrayList集合起始内容还是比较多的,建议大家先回答ArrayList的总体的结构,再找个自己很熟悉的理解很深入的细节作为入口,夸夸其谈,就ok了.

  比如:

  ArrayList 底层数据结构是个数组,而数组有索引,内存元素存储空间是连续的。所以查询速度快,增删速度较慢。内部实现了对数组操作过程的封装,然后举个添加元素add方法,详细阐述

  一般情况下面试官感觉你说的很有逻辑,某个具体的点讲解又很输入,就不会再深究了。

  谈一下你是如何理解LinkedList集合 的也是同样套路。

  答:此处数组的大小是 1,下一次扩容前最大可用大小是 10,因为 ArrayList 第一次扩容时,是有默认值的,默认值是 10,在第一次 add 一个值进去时,数组的可用大小被扩容到 10 了。

  答:这里的考查点就是扩容的公式,当增加到 11 的时候,此时我们希望数组的大小为 11,但实际上数组的最大容量只有 10,不够了就需要扩容,扩容的公式是:oldCapacity + (oldCapacity>> 1),oldCapacity 表示数组现有大小,目前场景计算公式是:10 + 10 /2=15,然后我们发现 15 已经够用了,所以数组的大小会被扩容到 15。

  答:第一题中我们已经计算出来数组在加入一个值后,实际大小是 1,最大可用大小是 10 ,现在需要一下子加入 15 个值,那我们期望数组的大小值就是 16,此时数组最大可用大小只有 10,明显不够,需要扩容,扩容后的大小是:10 + 10 /2=15,这时候发现扩容后的大小仍然不到我们期望的值 16,这时候源码中有一种策略如下:

  // newCapacity 本次扩容的大小,minCapacity 我们期望的数组最小大小// 如果扩容后的值 < 我们的期望值,我们的期望值就等于本次扩容的大小if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity=minCapacity;

  所以最终数组扩容后的大小为 16。

  答:因为原数组比较大,如果新建新数组的时候,不指定数组大小的话,就会频繁扩容,频繁扩容就会有大量拷贝的工作,造成拷贝的性能低下,所以回答说新建数组时,指定新数组的大小为 5k 即可。

  答:扩容底层使用的是 System.arraycopy 方法,会把原数组的数据全部拷贝到新数组上,所以性能消耗比较严重。

  答:有两点:

  是扩容的思想值得学习,通过自动扩容的方式,让使用者不用关心底层数据结构的变化,封装得很好,1.5 倍的扩容速度,可以让扩容速度在前期缓慢上升,在二手设备网后期增速较快,大部分工作中要求数组的值并不是很大,所以前期增长缓慢有利于节省资源,在后期增速较快时,也可快速扩容。扩容过程中,有数组大小溢出的意识,比如要求扩容后的数组大小,不能小于 0,不能大于 Integer 的最大值。

  这两点在我们平时设计和写代码时都可以借鉴。

  List list=new ArrayList() { { add("2"); add("3"); add("3"); add("3"); add("4");}};for (int i=0; i < list.size(); i++) { if (list.get(i).equals("3")) { list.remove(i); }}点击代码块进入预览复制代码

  答:不能删除干净,最终删除的结果是 2、3、4,有一个 3 删除不掉,原因我们看下图: 从图中我们可以看到,每次删除一个元素后,该元素后面的元素就会往前移动,而此时循环的 i 在不断地增长,最终会使每次删除 3 的后一个 3 被遗漏,导致删除不掉。

  答:不可以,会报错。因为增强 for 循环过程其实调用的就是迭代器的 next () 方法,当你调用 list#remove () 方法进行删除时,modCount 的值会 +1,而这时候迭代器中的 expectedModCount 的值却没有变,导致在迭代器下次执行 next () 方法时,expectedModCount !=modCount 就会报 ConcurrentModificationException 的错误。

  答:可以的,因为 Iterator.remove () 方法在执行的过程中,会把最新的 modCount 赋值给 expectedModCount,这样在下次循环过程中,modCount 和 expectedModCount 两者就会相等。

  答:是的,虽然 LinkedList 底层结构是双向链表,但对于上述三个问题,结果和 ArrayList 是一致的。

  答:可以先从底层数据结构开始说起,然后以某一个方法为突破口深入,比如:最大的不同是两者底层的数据结构不同,ArrayList 底层是数组,LinkedList 底层是双向链表,两者的数据结构不同也导致了操作的 API 实现有所差异,拿新增实现来说,ArrayList 会先计算并决定是否扩容,然后把新增的数据直接赋值到数组上,而 LinkedList 仅仅只需要改变插入节点和其前后节点的指向位置关系即可。最后说一下特点,ArrayList查询快,增删慢 LinkedList查询慢,增删快

  答:ArrayList 更适合于快速的查找匹配,不适合频繁新增删除,像工作中经常会对元素进行匹配查询的场景比较合适,LinkedList 更适合于经常新增和删除,对查询反而很少的场景。比如我们后面学习的线程池和连接池,内部就可以使用LinkedList集合实现

  答:ArrayList 有最大容量的,为 Integer 的最大值,大于这个值 JVM 是不会为数组分配内存空间的,LinkedList 底层是双向链表,理论上可以无限大。但源码中,LinkedList 实际大小用的是 int 类型,这也说明了 LinkedList 不能超过 Integer 的最大值,不然会溢出。

  答:ArrayList 允许 null 值新增,也允许 null 值删除。删除 null 值时,是从头开始,找到第一值是 null 的元素删除;LinkedList 新增删除时对 null 值没有特殊校验,是允许新增和删除的。

  答:当两者作为非共享变量时,比如说仅仅是在方法里面的局部变量时,是没有线程安全问题的,只有当两者是共享变量时,才会有线程安全问题。主要的问题点在于多线程环境下,所有线程任何时刻都可对数组和链表进行操作,这会导致值被覆盖,甚至混乱的情况。

  如果有线程安全问题,在迭代的过程中,会频繁报 ConcurrentModificationException 的错误,意思是在我当前循环的过程中,数组或链表的结构被其它线程修改了。

  Java 源码中推荐使用 Collections#synchronizedList 进行解决,Collections#synchronizedList 的返回值是 List 的每个方法都加了 synchronized 锁,保证了在同一时刻,数组和链表只会被一个线程所修改,或者采用 CopyOnWriteArrayList 并发 List 来解决,这个类我们后面会说。

  答:可以把 LinkedList 的结构画出来,然后进行如下描述:双向链表中双向的意思是说前后节点之间互相有引用,链表的节点我们称为 Node。Node 有三个属性组成:其前一个节点,本身节点的值,其下一个节点,假设 A、B 节点相邻,A 节点的下一个节点就是 B,B 节点的上一个节点就是 A,两者互相引用,在链表的头部节点,我们称为头节点。头节点的前一个节点是 null,尾部称为尾节点,尾节点的后一个节点是 null,如果链表数据为空的话,头尾节点是同一个节点,本身是 null,指向前后节点的值也是 null。

  答:

  新增:我们可以选择从链表头新增,也可以选择从链表尾新增,如果是从链表尾新增的话,直接把当前节点追加到尾节点之后,本身节点自动变为尾节点。

  删除:把删除节点的后一个节点的 prev 指向其前一个节点,把删除节点的前一个节点的 next 指向其后一个节点,最后把删除的节点置为 null 即可。

  List在实际工作中使用频率非常高。多学习源代码,不仅能够应对面试,也能让我们在工作中使用的越来越熟练。如果加深对List集合的了解,可以研究一下ArrayList集合源码后,自己实现一个List集合。这样才能对List底层的数据结构和实现细节,有更深的理解和更熟练的应用。

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