集合与反射

一、集合体系

        集合一共分为两部分：Collection（单列集合）每个元素（数据）只包含一个值。

        Map（双列集合）每个元素包含两个值（键值对）。

二、ArrayList和LinkedList的区别

        数据结构：ArrayList基于动态数组实现，LinkedList基于双向链表实现。

        随机访问：ArrayList支持快速随机访问，时间复杂度为O(1)；LinkedList随机访问效率低，时间复杂度为O(n)。

        插入和删除：在中间位置插入和删除元素时，ArrayList需要移动大量元素，时间复杂度为O(n)；LinkedList只需修改指针，时间复杂度为O(1)。

        内存占用：ArrayList内存占用相对紧凑；LinkedList每个节点都需要额外的指针空间，内存占用较多。

三、让ArrayList变得线程安全

        使用Collections.synchronizedList()方法，将ArrayList转换为线程安全的列表。

        使用CopyOnWriteArrayList，它在修改操作时会创建一个新的底层数组，读操作不会被写操作阻塞。

四、HashMap的底层结构

        JDK 1.8之前，HashMap底层由数组和链表组成。JDK 1.8及之后，当链表长度超过阈值（默认为8）时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。

        底层数组的长度为16

        长度是2的幂次方：计算高效：在计算元素存储位置时，使用位运算(n - 1) & hash代替取模运算，提高计算效率。分布均匀：能使元素在数组中的分布更均匀，减少哈希冲突，提高查询性能。

五、线程安全的集合

• Vector：通过在方法上添加synchronized关键字实现线程安全，所有对Vector的操作都是同步的。

• Hashtable：与Vector类似，方法基本都被synchronized修饰。

• ConcurrentHashMap：JDK 1.7使用分段锁，JDK 1.8使用CAS和synchronized。

• CopyOnWriteArrayList：写操作时复制数组，读操作无锁，读写分离。

六、快速失败机制 

        当多个线程对集合进行并发修改时，可能会抛出ConcurrentModificationException异常。Java集合在遍历过程中，通过记录集合的修改次数modCount，当遍历过程中发现modCount发生变化，就认为集合被其他线程修改了，从而抛出异常。

七、红黑树红黑规则

1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的

2. 根节点必须是黑色

3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的

4. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)

5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点。

八、红黑树与B+树的区别

        节点存储数据：B+树的非叶子节点只存储键，叶子节点存储键和数据；红黑树的每个节点都存储键和数据。

        查询效率：B+树的查询效率更稳定，所有数据都在叶子节点，查询时间复杂度为O(log n)；红黑树查询时间复杂度也是O(log n)，但可能需要遍历更多节点。

        应用场景：B+树常用于数据库索引等需要大量数据存储和高效范围查询的场景；红黑树常用于Java集合等需要快速插入、删除和查找的场景。

九、Stream流中的方法

        Stream流中间操作方法

方法名	说明
Stream<T> filter(Predicate predicate)	用于对流中的数据进行过滤
Stream<T> limit(long maxSize)	返回此流中的元素组成的流，截取前指定参数个数的数据
Stream<T> skip(long n)	跳过指定参数个数的数据，返回由该流的剩余元素组成的流
static <T> Stream<T> concat(Stream a, Stream b)	合并a和b两个流为一个流
Stream<T> distinct()	返回由该流的不同元素（根据Object.equals(Object) ）组成

Stream流的终结方法

方法名	说明
void forEach(Consumer action)	对此流的每个元素执行操作
long count()	返回此流中的元素数

收集方法

方法名	说明
R collect(Collector collector)	把结果收集到集合中

十、反射

        获取Class类对象的三种方式：

                类名.class属性

                对象名.getClass()方法

                Class.forName(全类名)方法

        应用场景：

                框架开发：Spring框架中通过反射实现依赖注入和AOP等功能。

                动态代理：在Java中，可通过反射创建动态代理类，为目标对象生成代理对象。

                对象的动态创建和操作：根据配置文件或用户输入动态创建对象。