面试必备：揭开Java集合神秘面纱，HashMap、ArrayList等底层揭秘！

**面试必备：揭开Java集合神秘面纱，HashMap、ArrayList等底层揭秘！**

作为一名Java开发者，熟悉Java集合框架是非常重要的。然而，很多人可能对这些集合类的内部实现并不十分了解。这篇文章将会深入探讨Java集合框架中的几个关键类，包括HashMap、ArrayList等，并且提供一些示例代码和注释。

**1. HashMap**

HashMap（Hash Map）是一种基于哈希表的键值对集合。它使用一个数组来存储键值对，每个键都对应一个索引值。HashMap的主要特点是快速查找和插入元素。

### HashMap内部结构

javapublic class HashMap extends AbstractMap
 implements Map, Cloneable, Serializable {
 // 键值对数组 private static final int HASH_INCREMENT =0x61c88647;
 private Entry[] table;

 // ...
}

### HashMap的put方法

javapublic V put(K key, V value) {
 // 计算哈希值 int hash = hash(key);
 // 根据哈希值找到索引位置 int index = indexFor(hash, table.length);
 // 如果该位置有元素，则进行链式查找 for (Entry entry : table[index]) {
 if (key.equals(entry.getKey())) {
 V oldValue = entry.getValue();
 entry.setValue(value);
 return oldValue;
 }
 }

 // 如果该位置没有元素，则直接插入 addEntry(hash, key, value, null);

 return null;
}

### HashMap的get方法

javapublic V get(Object key) {
 int hash = hash(key);
 int index = indexFor(hash, table.length);
 // 根据哈希值找到索引位置 for (Entry entry : table[index]) {
 if (key.equals(entry.getKey())) {
 return entry.getValue();
 }
 }

 return null;
}

**2. ArrayList**

ArrayList（Array List）是一种基于数组的列表集合。它使用一个动态大小的数组来存储元素。

### ArrayList内部结构

javapublic class ArrayList extends AbstractList
 implements List, Cloneable, Serializable {
 // 元素数组 private static final int DEFAULT_CAPACITY =10;
 private Object[] elementData;

 // ...
}

### ArrayList的add方法

javapublic void add(int index, E element) {
 // 检查索引是否合法 if (index < 0 || index > size()) {
 throw new IndexOutOfBoundsException();
 }

 // 如果数组大小不足，则扩容 ensureCapacity(size() +1);

 // 将元素插入到指定位置 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index +1, size() - index);
 elementData[index] = element;
}

### ArrayList的get方法

javapublic E get(int index) {
 if (index < 0 || index >= size()) {
 throw new IndexOutOfBoundsException();
 }

 return elementData[index];
}

**3. LinkedList**

LinkedList（Linked List）是一种基于链表的列表集合。它使用一个指针来存储元素。

### LinkedList内部结构

javapublic class LinkedList extends AbstractSequentialList
 implements List, Cloneable, Serializable {
 // 元素头结点 private static final int DEFAULT_CAPACITY =10;
 private Node first;

 // ...
}

### LinkedList的add方法

javapublic void add(int index, E element) {
 if (index < 0 || index > size()) {
 throw new IndexOutOfBoundsException();
 }

 Node node = new Node<>(element);
 // 如果是头结点，则直接插入 if (index ==0) {
 node.next = first;
 first = node;
 } else {
 // 找到指定位置的前一个结点 Node prevNode = getNode(index -1);

 // 将新结点插入到指定位置 node.prev = prevNode;
 node.next = prevNode.next;
 prevNode.next = node;
 }
}

### LinkedList的get方法

javapublic E get(int index) {
 if (index < 0 || index >= size()) {
 throw new IndexOutOfBoundsException();
 }

 Node node = getNode(index);

 return node.element;
}

通过以上代码示例和注释，我们可以看到Java集合框架中的HashMap、ArrayList等类都是基于不同的数据结构来实现的。HashMap使用哈希表，ArrayList使用动态大小的数组，而LinkedList则使用链表。

这些集合类的内部实现虽然复杂，但它们提供了非常高效的性能和灵活性，使得Java开发者能够轻松地处理各种类型的数据。

因此，了解Java集合框架中的这些关键类是非常重要的。通过掌握这些知识，你将能够更好地设计和实现你的程序，并且能够应对各种挑战。