万变不离其宗。
首先结论是:
两者在实现层面的区别是:
而数组和链表之间最大的区别就是数组是可以随机访问的(random access)。
这个特点造成了在数组里可以通过下标用 O(1) 的时间拿到任何位置的数,而链表则做不到,只能从头开始逐个遍历。
两者在增删改查操作上的区别:
但是呢,实际上你不能不考虑找到元素的时间啊。。。虽然 LinkedList 可以 O(1) 的时间插入和删除元素,可以你得先找到地方啊!
不是有个例子么,修理这个零件只需要 1 美元,但是找到这个零件需要 9999 美元。我们平时修 bug 也是如此,重点是找到 root cause 的过程。
而且如果是在尾部操作,数据量大时 ArrayList 会更快的。
事实上,LinkedList 是很多性能问题的 bug,那么为什么呢?
因为 ListNode
在物理内存里的不连续,导致它用了很多小的内存片段,这会影响很多进程的性能以及 cache-locality
(局部性);所以即便是理论上的时间复杂度和 ArrayList
一样时,也会导致实际上比 ArrayList
慢很多。
2. ArrayList vs Vector
答:
回顾下这张图,
Vector 和 ArrayList 一样,也是继承自 java.util.AbstractList,底层也是用数组来实现的。
但是现在已经被弃用了,因为它是线程安全的。任何好处都是有代价的,线程安全的代价就是效率低,在某些系统里很容易成为瓶颈,所以现在大家不再在数据结构的层面加 synchronized,而是把这个任务转移给我们程序员。
那怎么知道扩容扩多少的呢?
看源码:
这是 Vecotr 的扩容实现,因为通常并不定义 capacityIncrement,所以默认情况下它是扩容两倍。
VS
这是 ArrayList 的扩容实现,算术右移操作是把这个数的二进制往右移动一位,最左边补符号位,但是因为容量没有负数,所以还是补 0.
那右移一位的效果就是除以 2,那么定义的新容量就是原容量的 1.5 倍。
3. ArrayDeque vs LinkedList
首先要清楚它们之间的关系:
答:
那如果是一个很资深的面试官问你,什么情况下你要选择用 LinkedList 呢?
答:Java 6 以前。因为 ArrayDeque 在 Java 6 之后才有的。
为了版本兼容的问题,实际工作中我们不得不做一些妥协。
4. HashSet 实现原理
答:
HashSet 是基于 HashMap 来实现的,底层采用 Hashmap 的 key 来储存元素,主要特点是无序的,基本操作都是 O(1) 的时间复杂度,很快。
所以它的实现原理可以用 HashMap 的来解释。
5. HashMap 实现原理
答:
具体说来,
对于 HashMap
中的每个 key
,首先通过 hash function
计算出一个哈希值
,这个哈希值就代表了在桶里的编号,而“桶”实际上是通过数组
来实现的,但是桶有可能比数组大呀,所以把这个哈希值
模上数组的长度
得到它在数组的 index
,就这样把它放在了数组里。
这是理想情况下的 HashMap
,但现实中,不同的元素可能会算出相同的哈希值,这就是哈希碰撞,即多个 key 对应了同一个桶。
为了解决哈希碰撞呢,Java 采用的是 Separate chaining
的解决方式,就是在碰撞的地方加个链子,也就是上文说的链表或者红黑树
。
具体的 put()
和 get()
这两个重要 API 的操作过程和原理,大家可以在公众号后台回复「HashMap」获取文章阅读。
6. HashMap vs HashTable
答:
其实 HashMap 与 Hashtable 的关系,就像 ArrayList 与 Vector,以及 StringBuilder 与 StringBuffer。
Hashtable 是早期 JDK 提供的接口,HashMap 是新版的。这些新版的改进都是因为 Java 5.0
之后允许数据结构不考虑线程安全的问题,因为实际工作中我们发现没有必要在数据结构的层面上上锁,加锁和放锁在系统中是有开销的,内部锁有时候会成为程序的瓶颈。
所以 HashMap, ArrayList, StringBuilder 不再考虑线程安全的问题,性能提升了很多。
7. 为什么改 equals() 一定要改 hashCode()?
答:
首先基于一个假设:任何两个 object
的 hashCode
都是不同的。也就是 hash function
是有效的。
那么在这个条件下,有两个 object
是相等的,那如果不重写 hashCode()
,算出来的哈希值都不一样,就会去到不同的 buckets
了,就迷失在茫茫人海中了,再也无法相认,就和 equals()
条件矛盾了,证毕。
8. 如何解决哈希冲突?
一般来说哈希冲突有两大类解决方式:
Java 中采用的是第一种 Separate chaining
,即在发生碰撞的那个桶后面再加一条“链”来存储。
那么这个“链”使用的具体是什么数据结构,不同的版本稍有不同,上文也提到过了:
(话说,这个还真的喜欢考,已经在多次面试中被问过了,还有面试官问为什么是超过“8”才用红黑树