java集合进阶

一、常用集合底层数据结构

1. ArrayList

   底层：动态扩容数组

   特点：连续内存、下标随机访问快；中间 / 首尾增删需要移位，效率低。

2. LinkedList

   底层：双向循环链表

   特点：无连续内存、无扩容；首尾增删极快；随机查询慢，需遍历节点。

3. HashMap（JDK1.8）

   底层：哈希数组 + 单向链表 + 红黑树

​ 链表长度≥8 & 数组容量≥64 → 树化

​ 红黑树节点≤6 → 退化为链表

4. HashSet

   底层：内部直接包装 HashMap

存入 Set 的元素，作为 HashMap 的 key，value 统一为静态常量占位值。

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二、集合线程安全问题

1. 哪些是线程不安全集合

List：ArrayList、LinkedList

Set：HashSet、LinkedHashSet

Map：HashMap、LinkedHashMap

多线程并发读写（并发 add/put、扩容、遍历删除）会出现：数据覆盖、丢失、死循环、ConcurrentModificationException

2. 如何转为线程安全

1）古老方式（不推荐）

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

底层：方法加 synchronized，全局锁，性能差。

2）并发推荐（JUC）

• List → CopyOnWriteArrayList
• Set → CopyOnWriteArraySet
• Map → ConcurrentHashMap

3. CopyOnWriteArrayList 核心原理

1. 写时复制：修改（add/set/remove）时，先复制一份新数组

2. 在新数组上完成修改，再替换原数组

3. 读操作不加锁、完全并发；写操作加锁

4. 适用：读多写少 场景

   缺点：频繁写入会大量复制数组，内存开销大。

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三、两大比较器（对象排序必备）

1. Comparable 自然排序（内部比较器）

• 位于：java.lang
• 写法：实体类直接实现接口，重写 compareTo()
• 耦合度高，排序规则写死在实体类

public class User implements Comparable<User>{
    private int age;
    @Override
    public int compareTo(User o) {
        // 升序：this.age - o.age
        return this.age - o.age;
    }
}

2. Comparator 定制排序（外部比较器）

• 位于：java.util
• 临时规则、灵活、解耦，不修改原实体类
• 常用于集合排序、Stream 排序

// 按年龄降序
Collections.sort(list, (u1,u2) -> u2.getAge() - u1.getAge());

记忆口诀

• Comparable：自己和自己比（内部）
• Comparator：第三方帮忙比（外部）

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四、Java8 Stream 流（集合操作神器）

核心作用

简化集合遍历、过滤、排序、去重、分组、统计、聚合，链式编程，代码极简。

常用核心操作（直接上手）

1. 过滤 filter

// 只保留大于18的用户
list.stream().filter(u -> u.getAge() > 18).collect(Collectors.toList());

2. 排序 sorted

// 年龄升序
list.stream().sorted(Comparator.comparing(User::getAge)).collect(Collectors.toList());

3. 去重 distinct

list.stream().distinct().collect(Collectors.toList());

4. 分组 groupBy（开发高频）

// 按年龄分组，key=年龄，value=同年龄集合
Map<Integer, List<User>> groupMap = 
list.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getAge));

5. 聚合统计（求和、最大、最小、平均值）

IntStream.of(1,2,3).sum();
list.stream().mapToInt(User::getAge).max();

Stream 三阶段

1. 串行 / 并行流获取：stream() / parallelStream()
2. 中间操作（延迟执行）：filter、map、sorted、distinct
3. 终结操作（触发执行）：collect、forEach、count、max