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JAVA中的集合类

李飙 — Fri, 14 Jul 2006 05:37:00 GMT

为什么要使用集合类

当你事先不知道要存放数据的个数，或者你需要一种比数组下标存取机制更灵活的方法时，你就需要用到集合类。

理解集合类

集合类存放于java.util包中。
集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身，出于表达上的便利，我们称集合中的对象就是指集合中对象的引用（reference)。
集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。

(1)集
集（set）是最简单的一种集合，它的对象不按特定方式排序，只是简单的把对象加入集合中，就像往口袋里放东西。
对集中成员的访问和操作是通过集中对象的引用进行的，所以集中不能有重复对象。
集也有多种变体，可以实现排序等功能，如TreeSet，它把对象添加到集中的操作将变为按照某种比较规则将其插入到有序的对象序列中。它实现的是SortedSet接口，也就是加入了对象比较的方法。通过对集中的对象迭代，我们可以得到一个升序的对象集合。

(2)列表
列表的主要特征是其对象以线性方式存储，没有特定顺序，只有一个开头和一个结尾，当然，它与根本没有顺序的集是不同的。
列表在数据结构中分别表现为：数组和向量、链表、堆栈、队列。
关于实现列表的集合类，是我们日常工作中经常用到的，将在后边的笔记详细介绍。

(3)映射
映射与集或列表有明显区别，映射中每个项都是成对的。映射中存储的每个对象都有一个相关的关键字（Key）对象，关键字决定了对象在映射中的存储位置，检索对象时必须提供相应的关键字，就像在字典中查单词一样。关键字应该是唯一的。
关键字本身并不能决定对象的存储位置，它需要对过一种散列(hashing)技术来处理，产生一个被称作散列码(hash code)的整数值，散列码通常用作一个偏置量，该偏置量是相对于分配给映射的内存区域起始位置的，由此确定关键字/对象对的存储位置。理想情况下，散列处理应该产生给定范围内均匀分布的值，而且每个关键字应得到不同的散列码。

集合类简介

java.util中共有13个类可用于管理集合对象，它们支持集、列表或映射等集合，以下是这些类的简单介绍

集：
HashSet：使用HashMap的一个集的实现。虽然集定义成无序，但必须存在某种方法能相当高效地找到一个对象。使用一个HashMap对象实现集的存储和检索操作是在固定时间内实现的.
TreeSet： 在集中以升序对对象排序的集的实现。这意味着从一个TreeSet对象获得第一个迭代器将按升序提供对象。TreeSet类使用了一个TreeMap.
列表：
Vector： 实现一个类似数组一样的表，自动增加容量来容纳你所需的元素。使用下标存储和检索对象就象在一个标准的数组中一样。你也可以用一个迭代器从一个Vector中检索对象。Vector是唯一的同步容器类??当两个或多个线程同时访问时也是性能良好的。
Stsck: 这个类从Vector派生而来，并且增加了方法实现栈??一种后进先出的存储结构。
LinkedList: 实现一个链表。由这个类定义的链表也可以像栈或队列一样被使用。
ArrayList: 实现一个数组，它的规模可变并且能像链表一样被访问。它提供的功能类似Vector类但不同步。

映射：
HashTable：实现一个映象，所有的键必须非空。为了能高效的工作，定义键的类必须实现hashcode()方法和equal()方法。这个类是前面java实现的一个继承，并且通常能在实现映象的其他类中更好的使用。
HashMap： 实现一个映象，允许存储空对象，而且允许键是空（由于键必须是唯一的，当然只能有一个）。
WeakHashMap： 实现这样一个映象：通常如果一个键对一个对象而言不再被引用，键/对象对将被舍弃。这与HashMap形成对照，映象中的键维持键/对象对的生命周期，尽管使用映象的程序不再有对键的引用，并且因此不能检索对象。
TreeMap： 实现这样一个映象，对象是按键升序排列的。

Set和List都是由公共接口Collection扩展而来，所以它们都可以使用一个类型为Collection的变量来引用。这就意味着任何列表或集构成的集合都可以用这种方式引用，只有映射类除外（但也不是完全排除在外，因为可以从映射获得一个列表。）所以说，把一个列表或集传递给方法的标准途径是使用Collection类型的参数。

Vector 还是ArrayList，哪一个更好，为什么？

要回答这个问题不能一概而论，有时候使用Vector比较好；有时是ArrayList，有时候这两个都不是最好的选择。你别指望能够获得一个简单肯定答案，因为这要看你用它们干什么。下面有4个要考虑的因素：

(1)API

(2)同步处理

(3)数据增长性

(4)使用模式

下面针对这4个方面进行一一探讨

API
在由Ken Arnold等编著的《Java Programming Language》(Addison-Wesley, June 2000)一书中有这样的描述，Vector类似于ArrayList.。所有从API的角度来看这两个类非常相似。但他们之间也还是有一些主要的区别的。

同步性

Vector是同步的。这个类中的一些方法保证了Vector中的对象是线程安全的。而ArrayList则是异步的，因此ArrayList中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用ArrayList是一个很好的选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销。

数据增长

从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用数组(Array)来控制集合中的对象。当你向这两种类型中增加元素的时候，如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度，Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度，ArrayList是原来的50%,所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势，因为你可以通过设置集合的初始化大小来避免不必要的资源开销。

使用模式

在ArrayList和Vector中，从一个指定的位置（通过索引）查找数据或是在集合的末尾增加、移除一个元素所花费的时间是一样的，这个时间我们用O(1)表示。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长：O(n-i)，其中n代表集合中元素的个数，i代表元素增加或移除元素的索引位置。为什么会这样呢？以为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的所有元素都要执行位移的操作。这一切意味着什么呢？

这意味着，你只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作，你最好选择其他的集合操作类。比如，LinkList集合类在增加或移除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的—O(1)，但它在索引一个元素的使用缺比较慢－O(i),其中i是索引的位置.使用ArrayList也很容易，因为你可以简单的使用索引来代替创建iterator对象的操作。LinkList也会为每个插入的元素创建对象，所有你要明白它也会带来额外的开销。

最后，在《Practical Java》一书中Peter Haggar建议使用一个简单的数组（Array）来代替Vector或ArrayList。尤其是对于执行效率要求高的程序更应如此。因为使用数组(Array)避免了同步、额外的方法调用和不必要的重新分配空间的操作。

李飙 2006-07-14 13:37 发表评论

Java 笔试和面试中最常遇到的问题和答案

李飙 — Mon, 10 Jul 2006 02:28:00 GMT

第一，谈谈final, finally, finalize的区别。
　　
　　第二，Anonymous Inner Class (匿名内部类) 是否可以extends(继承)其它类，是否可以implements(实现)interface(接口)?
　　
　　第三，Static Nested Class 和 Inner Class的不同，说得越多越好(面试题有的很笼统)。
　　
　　第四，&和&&的区别。
　　
　　第五，HashMap和Hashtable的区别。
　　
　　第六，Collection 和 Collections的区别。
　　
　　第七，什么时候用assert。
　　
　　第八，GC是什么? 为什么要有GC?
　　
　　第九，String s = new String("xyz");创建了几个String Object?
　　
　　第十，Math.round(11.5)等於多少? Math.round(-11.5)等於多少?
　　
　　第十一，short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有什么错? short s1 = 1; s1 += 1;有什么错?
　　
　　第十二，sleep() 和 wait() 有什么区别?
　　
　　第十三，Java有没有goto?
　　
　　第十四，数组有没有length()这个方法? String有没有length()这个方法?
　　
　　第十五，Overload和Override的区别。Overloaded的方法是否可以改变返回值的类型?
　　
　　第十六，Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()? 它们有何区别?
　　
　　第十七，给我一个你最常见到的runtime exception。
　　
　　第十八，error和exception有什么区别?
　　
　　第十九，List, Set, Map是否继承自Collection接口?
　　
　　第二十，abstract class和interface有什么区别?
　　
　　第二十一，abstract的method是否可同时是static,是否可同时是native，是否可同时是synchronized?
　　
　　第二十二，接口是否可继承接口? 抽象类是否可实现(implements)接口? 抽象类是否可继承实体类(concrete class)?
　　
　　第二十三，启动一个线程是用run()还是start()?
　　
　　第二十四，构造器Constructor是否可被override?
　　
　　第二十五，是否可以继承String类?
　　
　　第二十六，当一个线程进入一个对象的一个synchronized方法后，其它线程是否可进入此对象的其它方法?
　　
　　第二十七，try {}里有一个return语句，那么紧跟在这个try后的finally {}里的code会不会被执行，什么时候被执行，在return前还是后?
　　
　　第二十八，编程题: 用最有效率的方法算出2乘以8等於几?
　　
　　第二十九，两个对象值相同(x.equals(y) == true)，但却可有不同的hash code，这句话对不对?
　　
　　第三十，当一个对象被当作参数传递到一个方法后，此方法可改变这个对象的属性，并可返回变化后的结果，那么这里到底是值传递还是引用传递?
　　
　　第三十一，swtich是否能作用在byte上，是否能作用在long上，是否能作用在String上?
　　
　　第三十二，编程题: 写一个Singleton出来。

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以下是答案：

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第一，谈谈final, finally, finalize的区别。
　　final—修饰符（关键字）如果一个类被声明为final，意味着它不能再派生出新的子类，不能作为父类被继承。因此一个类不能既被声明为 abstract的，又被声明为final的。将变量或方法声明为final，可以保证它们在使用中不被改变。被声明为final的变量必须在声明时给定初值，而在以后的引用中只能读取，不可修改。被声明为final的方法也同样只能使用，不能重载
　　finally—再异常处理时提供 finally 块来执行任何清除操作。如果抛出一个异常，那么相匹配的 catch 子句就会执行，然后控制就会进入 finally 块（如果有的话）。
　　finalize—方法名。Java 技术允许使用 finalize() 方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。这个方法是由垃圾收集器在确定这个对象没有被引用时对这个对象调用的。它是在 Object 类中定义的，因此所有的类都继承了它。子类覆盖 finalize() 方法以整理系统资源或者执行其他清理工作。finalize() 方法是在垃圾收集器删除对象之前对这个对象调用的。
　　
　　第二，Anonymous Inner Class (匿名内部类) 是否可以extends(继承)其它类，是否可以implements(实现)interface(接口)?
　　匿名的内部类是没有名字的内部类。不能extends(继承) 其它类，但一个内部类可以作为一个接口，由另一个内部类实现。
　　
　　第三，Static Nested Class 和 Inner Class的不同，说得越多越好(面试题有的很笼统)。
　　Nested Class （一般是C++的说法），Inner Class (一般是JAVA的说法)。Java内部类与C++嵌套类最大的不同就在于是否有指向外部的引用上。具体可见http: //www.frontfree.net/articles/services/view.asp?id=704&page=1
　　注：静态内部类（Inner Class）意味着1创建一个static内部类的对象，不需要一个外部类对象，2不能从一个static内部类的一个对象访问一个外部类对象
　　Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现

　　HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许

　　还有就是，HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。

　　最大的不同是，Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在
多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap
就必须为之提供外同步。
　　第四，&和&&的区别。
　　&是位运算符。&&是布尔逻辑运算符。
　　
　　第五，HashMap和Hashtable的区别。
　　都属于Map接口的类，实现了将惟一键映射到特定的值上。
　　HashMap 类没有分类或者排序。它允许一个 null 键和多个 null 值。
　　Hashtable 类似于 HashMap，但是不允许 null 键和 null 值。它也比 HashMap 慢，因为它是同步的。
　　Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现

　　还有就是，HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。

　　最大的不同是，Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在
多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap
就必须为之提供外同步。

　　第六，Collection 和 Collections的区别。
　　Collections是个java.util下的类，它包含有各种有关集合操作的静态方法。
　　Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口.
　　第七，什么时候用assert。
　　断言是一个包含布尔表达式的语句，在执行这个语句时假定该表达式为 true。如果表达式计算为 false，那么系统会报告一个 AssertionError。它用于调试目的：
　　assert(a > 0); // throws an AssertionError if a <= 0
　　断言可以有两种形式：
　　assert Expression1 ;
　　assert Expression1 : Expression2 ;
　　Expression1 应该总是产生一个布尔值。
　　Expression2 可以是得出一个值的任意表达式。这个值用于生成显示更多调试信息的 String 消息。
　　断言在默认情况下是禁用的。要在编译时启用断言，需要使用 source 1.4 标记：
　　javac -source 1.4 Test.java
　　要在运行时启用断言，可使用 -enableassertions 或者 -ea 标记。
　　要在运行时选择禁用断言，可使用 -da 或者 -disableassertions 标记。
　　要系统类中启用断言，可使用 -esa 或者 -dsa 标记。还可以在包的基础上启用或者禁用断言。
　　可以在预计正常情况下不会到达的任何位置上放置断言。断言可以用于验证传递给私有方法的参数。不过，断言不应该用于验证传递给公有方法的参数，因为不管是否启用了断言，公有方法都必须检查其参数。不过，既可以在公有方法中，也可以在非公有方法中利用断言测试后置条件。另外，断言不应该以任何方式改变程序的状态。
　　
　　
　　第八，GC是什么? 为什么要有GC? (基础)。
　　GC是垃圾收集器。Java 程序员不用担心内存管理，因为垃圾收集器会自动进行管理。要请求垃圾收集，可以调用下面的方法之一：
　　System.gc()
　　Runtime.getRuntime().gc()
　　
　　第九，String s = new String("xyz");创建了几个String Object?
　　两个对象，一个是“xyx”,一个是指向“xyx”的引用对象s。
　　
　　第十，Math.round(11.5)等於多少? Math.round(-11.5)等於多少?
　　Math.round(11.5)返回（long）12，Math.round(-11.5)返回（long）-11;
　　
　　第十一，short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有什么错? short s1 = 1; s1 += 1;有什么错?
　　short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有错，s1是short型，s1+1是int型,不能显式转化为short型。可修改为s1 =(short)(s1 + 1) 。short s1 = 1; s1 += 1正确。
　　
　　第十二，sleep() 和 wait() 有什么区别? 搞线程的最爱
　　sleep()方法是使线程停止一段时间的方法。在sleep 时间间隔期满后，线程不一定立即恢复执行。这是因为在那个时刻，其它线程可能正在运行而且没有被调度为放弃执行，除非(a)“醒来”的线程具有更高的优先级
　　(b)正在运行的线程因为其它原因而阻塞。
　　wait()是线程交互时，如果线程对一个同步对象x 发出一个wait()调用，该线程会暂停执行，被调对象进入等待状态，直到被唤醒或等待时间到。
　　第十三，Java有没有goto?
　　Goto—java中的保留字，现在没有在java中使用。
　　
　　第十四，数组有没有length()这个方法? String有没有length()这个方法？
　　数组没有length()这个方法，有length的属性。
　　String有有length()这个方法。
　　
　　第十五，Overload和Override的区别。Overloaded的方法是否可以改变返回值的类型?
　　方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现，重载Overloading是一个类中多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数，我们说该方法被重写 (Overriding)。子类的对象使用这个方法时，将调用子类中的定义，对它而言，父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法，它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型，则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。
　　
　　第十六，Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()? 它们有何区别?
　　Set里的元素是不能重复的，那么用iterator()方法来区分重复与否。equals()是判读两个Set是否相等。
　　equals()和==方法决定引用值是否指向同一对象equals()在类中被覆盖，为的是当两个分离的对象的内容和类型相配的话，返回真值。
　　
　　第十七，给我一个你最常见到的runtime exception。
　　ArithmeticException, ArrayStoreException, BufferOverflowException, BufferUnderflowException, CannotRedoException, CannotUndoException, ClassCastException, CMMException, ConcurrentModificationException, DOMException, EmptyStackException, IllegalArgumentException, IllegalMonitorStateException, IllegalPathStateException, IllegalStateException,
　　ImagingOpException, IndexOutOfBoundsException, MissingResourceException, NegativeArraySizeException, NoSuchElementException, NullPointerException, ProfileDataException, ProviderException, RasterFormatException, SecurityException, SystemException, UndeclaredThrowableException, UnmodifiableSetException, UnsupportedOperationException
　　
　　第十八，error和exception有什么区别?
　　error 表示恢复不是不可能但很困难的情况下的一种严重问题。比如说内存溢出。不可能指望程序能处理这样的情况。
　　exception 表示一种设计或实现问题。也就是说，它表示如果程序运行正常，从不会发生的情况。
　　第十九，List, Set, Map是否继承自Collection接口?
　　List，Set是
　　
　　Map不是
　　
　　第二十，abstract class和interface有什么区别?
　　声明方法的存在而不去实现它的类被叫做抽象类（abstract class），它用于要创建一个体现某些基本行为的类，并为该类声明方法，但不能在该类中实现该类的情况。不能创建abstract 类的实例。然而可以创建一个变量，其类型是一个抽象类，并让它指向具体子类的一个实例。不能有抽象构造函数或抽象静态方法。Abstract 类的子类为它们父类中的所有抽象方法提供实现，否则它们也是抽象类为。取而代之，在子类中实现该方法。知道其行为的其它类可以在类中实现这些方法。
　　接口（interface）是抽象类的变体。在接口中，所有方法都是抽象的。多继承性可通过实现这样的接口而获得。接口中的所有方法都是抽象的，没有一个有程序体。接口只可以定义static final成员变量。接口的实现与子类相似，除了该实现类不能从接口定义中继承行为。当类实现特殊接口时，它定义（即将程序体给予）所有这种接口的方法。然后，它可以在实现了该接口的类的任何对象上调用接口的方法。由于有抽象类，它允许使用接口名作为引用变量的类型。通常的动态联编将生效。引用可以转换到接口类型或从接口类型转换，instanceof 运算符可以用来决定某对象的类是否实现了接口。
　　
　　第二十一，abstract的method是否可同时是static,是否可同时是native，是否可同时是synchronized?
　　都不能
　　
　　第二十二，接口是否可继承接口? 抽象类是否可实现(implements)接口? 抽象类是否可继承实体类(concrete class)?
　　接口可以继承接口。抽象类可以实现(implements)接口，抽象类是否可继承实体类，但前提是实体类必须有明确的构造函数。
　　
　　第二十三，启动一个线程是用run()还是start()?
　　启动一个线程是调用start()方法，使线程所代表的虚拟处理机处于可运行状态，这意味着它可以由JVM调度并执行。这并不意味着线程就会立即运行。run()方法可以产生必须退出的标志来停止一个线程。
　　第二十四，构造器Constructor是否可被override?
　　构造器Constructor不能被继承，因此不能重写Overriding，但可以被重载Overloading。
　　
　　第二十五，是否可以继承String类?
　　String类是final类故不可以继承。
　　
　　第二十六，当一个线程进入一个对象的一个synchronized方法后，其它线程是否可进入此对象的其它方法?
　　不能，一个对象的一个synchronized方法只能由一个线程访问。
　　
　　第二十七，try {}里有一个return语句，那么紧跟在这个try后的finally {}里的code会不会被执行，什么时候被执行，在return前还是后?
　　会执行，在return前执行。
　　
　　
　　第二十八，编程题: 用最有效率的方法算出2乘以8等於几?
　　有C背景的程序员特别喜欢问这种问题。
　　
　　2 << 3
　　
　　第二十九，两个对象值相同(x.equals(y) == true)，但却可有不同的hash code，这句话对不对?
　　不对，有相同的hash code。
　　
　　第三十，当一个对象被当作参数传递到一个方法后，此方法可改变这个对象的属性，并可返回变化后的结果，那么这里到底是值传递还是引用传递?
　　是值传递。Java 编程语言只由值传递参数。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时，参数的值就是对该对象的引用。对象的内容可以在被调用的方法中改变，但对象的引用是永远不会改变的。
　　
　　
　　第三十一，swtich是否能作用在byte上，是否能作用在long上，是否能作用在String上?
　　switch（expr1）中，expr1是一个整数表达式。因此传递给 switch 和 case 语句的参数应该是 int、 short、 char 或者 byte。long,string 都不能作用于swtich。
　　第三十二，编程题: 写一个Singleton出来。
　　Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。
　　一般Singleton模式通常有几种种形式:
　　第一种形式: 定义一个类，它的构造函数为private的，它有一个static的private的该类变量，在类初始化时实例话，通过一个public的getInstance方法获取对它的引用,继而调用其中的方法。
　　public class Singleton {
　　private Singleton(){}
　　//在自己内部定义自己一个实例，是不是很奇怪？
　　//注意这是private 只供内部调用
　　private static Singleton instance = new Singleton();
　　//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
　　public static Singleton getInstance() {
　　return instance;
　　}
　　}
　　第二种形式:
　　public class Singleton {
　　private static Singleton instance = null;
　　public static synchronized Singleton getInstance() {
　　//这个方法比上面有所改进，不用每次都进行生成对象，只是第一次
　　//使用时生成实例，提高了效率！
　　if (instance==null)
　　instance＝new Singleton();
　　return instance; }
　　}
　　其他形式:
　　定义一个类，它的构造函数为private的，所有方法为static的。
　　一般认为第一种形式要更加安全

李飙 2006-07-10 10:28 发表评论