JAVA面試題--Java集合
Java集合
- 1.常見的集合有哪些？
- 2.常見的集合底層實現
- 3.HashMap與HashTable的區別？
- 4.ConcurrentHashMap和Hashtable的區別？
- 5.ConcurrentHashMap實現原理
- 6.ArrayList 和 Vector 的區別？
- 7.ArrayList和LinkedList的區別？
- 8.HashMap 預設的初始化長度是多少？
- 9.談談對HashMap 構造方法中初始容量、載入因子的理解
- 10.Java集合框架是什麼？說出一些集合框架的優點？
- 11.集合框架中的泛型有什麼優點？
- 12.為何Collection不從Cloneable和Serializable介面繼承？
- 13.為何Map介面不繼承Collection介面？
- 14.Iterator是什麼？
- 15.Enumeration和Iterator介面的區別？
- 16.Iterater和ListIterator之間有什麼區別？
- 17.fail-fast與fail-safe有什麼區別？
- 18.hashCode()和equals()方法有何重要性？
- 19.我們能否使用任何類作為Map的key？
- 20.如何決定選用HashMap還是TreeMap？
- 21.哪些集合類提供對元素的隨機訪問？
- 22.BlockingQueue是什麼？
- 23.佇列和棧是什麼，列出它們的區別？
- 24.Collections類是什麼？
- 25.Comparable和Comparator介面有何區別？
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1.常見的集合有哪些？
Collection介面的子介面包括：Set介面和List介面
Map介面的實現類主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等
Set介面的實現類主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等
List介面的實現類主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等
2.常見的集合底層實現
ArrayList底層是陣列。
LinkedList底層是雙向連結串列。
HashMap底層與HashTable原理相同，Java 8版本以後如果同一位置雜湊衝突大於8則連結串列變成紅黑樹。
HashTable底層是鏈地址法組成的雜湊表（即陣列+單項鍊表組成）。
HashSet底層是HashMap。
LinkedHashMap底層修改自HashMap，包含一個維護插入順序的雙向連結串列。
TreeMap底層是紅黑樹。
LinkedHashSet底層是LinkedHashMap。
TreeSet底層是TreeMap。
3.HashMap與HashTable的區別？
HashMap沒有考慮同步，是執行緒不安全的；Hashtable使用了synchronized關鍵字，是執行緒安全的；
HashMap允許K/V都為null；後者K/V都不允許為null；
4.ConcurrentHashMap和Hashtable的區別？
ConcurrentHashMap 結合了 HashMap 和 HashTable 二者的優勢。HashMap 沒有考慮同步，HashTable 考慮了同步的問題。但是 HashTable 在每次同步執行時都要鎖住整個結構。 ConcurrentHashMap 鎖的方式是稍微細粒度的。
5.ConcurrentHashMap實現原理
JDK1.7 : 【陣列（Segment） + 陣列（HashEntry） + 連結串列（HashEntry節點）】
ConcurrentHashMap（分段鎖） 對整個桶陣列進行了分割分段(Segment)，每一把鎖只鎖容器其中一部分資料，多執行緒訪問容器裡不同資料段的資料，就不會存在鎖競爭，提高併發訪問率。
Segment是一種可重入鎖ReentrantLock，在ConcurrentHashMap裡扮演鎖的角色，HashEntry則用於儲存鍵值對資料。
JDK1.8 : Node陣列+連結串列 / 紅黑樹
利用CAS+Synchronized來保證併發更新的安全，底層依然採用陣列+連結串列+紅黑樹的儲存結構。
6.ArrayList 和 Vector 的區別？
Vector 是執行緒安全的，ArrayList 是執行緒不安全的。
Vector在資料滿時增長為原來的兩倍，而 ArrayList在資料量達到容量的一半時,增長為原容量的1.5倍。
7.ArrayList和LinkedList的區別？
LinkedList基於連結串列的資料結構；ArrayList基於動態陣列的資料結構
LinkedList 在插入和刪除資料時效率更高，ArrayList 查詢效率更高；
8.HashMap 預設的初始化長度是多少？
在JDK中預設長度是16，並且預設長度和擴容後的長度都必須是 2 的冪。
9.談談對HashMap 構造方法中初始容量、載入因子的理解
初始容量代表了雜湊表中桶的初始數量，即 Entry< K,V>[] table 陣列的初始長度。
載入因子是雜湊表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一種飽和度百分比，其衡量了一個散列表的空間的使用程度，負載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。
10.Java集合框架是什麼？說出一些集合框架的優點？
每種程式語言中都有集合，最初的Java版本包含幾種集合類：Vector、Stack、HashTable和Array。隨著集合的廣泛使用，Java1.2提出了囊括所有集合介面、實現和演算法的集合框架。在保證執行緒安全的情況下使用泛型和併發集合類，Java已經經歷了很久。它還包括在Java併發包中，阻塞介面以及它們的實現。集合框架的部分優點如下：
（1）使用核心集合類降低開發成本，而非實現我們自己的集合類。
（2）隨著使用經過嚴格測試的集合框架類，程式碼質量會得到提高。
（3）通過使用JDK附帶的集合類，可以降低程式碼維護成本。
（4）複用性和可操作性。
11.集合框架中的泛型有什麼優點？
Java1.5引入了泛型，所有的集合介面和實現都大量地使用它。泛型允許我們為集合提供一個可以容納的物件型別，因此，如果你新增其它型別的任何元素，它會在編譯時報錯。這避免了在執行時出現ClassCastException，因為你將會在編譯時得到報錯資訊。泛型也使得程式碼整潔，我們不需要使用顯式轉換和instanceOf操作符。它也給執行時帶來好處，因為不會產生型別檢查的位元組碼指令。
12.為何Collection不從Cloneable和Serializable介面繼承？
Collection介面指定一組物件，物件即為它的元素。如何維護這些元素由Collection的具體實現決定。例如，一些如List的Collection實現允許重複的元素，而其它的如Set就不允許。很多Collection實現有一個公有的clone方法。然而，把它放到集合的所有實現中也是沒有意義的。這是因為Collection是一個抽象表現。重要的是實現。
當與具體實現打交道的時候，克隆或序列化的語義和含義才發揮作用。所以，具體實現應該決定如何對它進行克隆或序列化，或它是否可以被克隆或序列化。
在所有的實現中授權克隆和序列化，最終導致更少的靈活性和更多的限制。特定的實現應該決定它是否可以被克隆和序列化。
13.為何Map介面不繼承Collection介面？
儘管Map介面和它的實現也是集合框架的一部分，但Map不是集合，集合也不是Map。因此，Map繼承Collection毫無意義，反之亦然。
如果Map繼承Collection介面，那麼元素去哪兒？Map包含key-value對，它提供抽取key或value列表集合的方法，但是它不適合“一組物件”規範。
14.Iterator是什麼？
Iterator介面提供遍歷任何Collection的介面。我們可以從一個Collection中使用迭代器方法來獲取迭代器例項。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許呼叫者在迭代過程中移除元素。
15.Enumeration和Iterator介面的區別？
Enumeration的速度是Iterator的兩倍，也使用更少的記憶體。Enumeration是非常基礎的，也滿足了基礎的需要。但是，與Enumeration相比，Iterator更加安全，因為當一個集合正在被遍歷的時候，它會阻止其它執行緒去修改集合。
迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許呼叫者從集合中移除元素，而Enumeration不能做到。為了使它的功能更加清晰，迭代器方法名已經經過改善。
16.Iterater和ListIterator之間有什麼區別？
（1）我們可以使用Iterator來遍歷Set和List集合，而ListIterator只能遍歷List。
（2）Iterator只可以向前遍歷，而LIstIterator可以雙向遍歷。
（3）ListIterator從Iterator介面繼承，然後添加了一些額外的功能，比如新增一個元素、替換一個元素、獲取前面或後面元素的索引位置。
17.fail-fast與fail-safe有什麼區別？
Iterator的fail-fast屬性與當前的集合共同起作用，因此它不會受到集合中任何改動的影響。Java.util包中的所有集合類都被設計為fail-fast的，而java.util.concurrent中的集合類都為fail-safe的。Fail-fast迭代器丟擲ConcurrentModificationException，而fail-safe迭代器從不丟擲ConcurrentModificationException。
18.hashCode()和equals()方法有何重要性？
HashMap使用Key物件的hashCode()和equals()方法去決定key-value對的索引。當我們試著從HashMap中獲取值的時候，這些方法也會被用到。如果這些方法沒有被正確地實現，在這種情況下，兩個不同Key也許會產生相同的hashCode()和equals()輸出，HashMap將會認為它們是相同的，然後覆蓋它們，而非把它們儲存到不同的地方。同樣的，所有不允許儲存重複資料的集合類都使用hashCode()和equals()去查詢重複，所以正確實現它們非常重要。equals()和hashCode()的實現應該遵循以下規則：
（1）如果o1.equals(o2)，那麼o1.hashCode() == o2.hashCode()總是為true的。
（2）如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，並不意味著o1.equals(o2)會為true。
19.我們能否使用任何類作為Map的key？
我們可以使用任何類作為Map的key，然而在使用它們之前，需要考慮以下幾點：
（1）如果類重寫了equals()方法，它也應該重寫hashCode()方法。
（2）類的所有例項需要遵循與equals()和hashCode()相關的規則。請參考之前提到的這些規則。
（3）如果一個類沒有使用equals()，你不應該在hashCode()中使用它。
（4）使用者自定義key類的最佳實踐是使之為不可變的，這樣，hashCode()值可以被快取起來，擁有更好的效能。不可變的類也可以確保hashCode()和equals()在未來不會改變，這樣就會解決與可變相關的問題了。
20.如何決定選用HashMap還是TreeMap？
對於在Map中插入、刪除和定位元素這類操作，HashMap是最好的選擇。然而，假如你需要對一個有序的key集合進行遍歷，TreeMap是更好的選擇。基於你的collection的大小，也許向HashMap中新增元素會更快，將map換為TreeMap進行有序key的遍歷。
21.哪些集合類提供對元素的隨機訪問？
ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable類提供對元素的隨機訪問。
22.BlockingQueue是什麼？
Java.util.concurrent.BlockingQueue是一個佇列，在進行檢索或移除一個元素的時候，它會等待佇列變為非空；當在新增一個元素時，它會等待佇列中的可用空間。BlockingQueue介面是Java集合框架的一部分，主要用於實現生產者-消費者模式。我們不需要擔心等待生產者有可用的空間，或消費者有可用的物件，因為它都在BlockingQueue的實現類中被處理了。Java提供了集中BlockingQueue的實現，比如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue,、SynchronousQueue等。
23.佇列和棧是什麼，列出它們的區別？
棧和佇列兩者都被用來預儲存資料。java.util.Queue是一個介面，它的實現類在Java併發包中。佇列允許先進先出（FIFO）檢索元素，但並非總是這樣。Deque介面允許從兩端檢索元素。
棧與佇列很相似，但它允許對元素進行後進先出（LIFO）進行檢索。
Stack是一個擴充套件自Vector的類，而Queue是一個介面。
24.Collections類是什麼？
Java.util.Collections是一個工具類僅包含靜態方法，它們操作或返回集合。它包含操作集合的多型演算法，返回一個由指定集合支援的新集合和其它一些內容。這個類包含集合框架演算法的方法，比如折半搜尋、排序、混編和逆序等。
25.Comparable和Comparator介面有何區別？
Comparable和Comparator介面被用來對物件集合或者陣列進行排序。Comparable介面被用來提供物件的自然排序，我們可以使用它來提供基於單個邏輯的排序。
Comparator介面被用來提供不同的排序演算法，我們可以選擇需要使用的Comparator來對給定的物件集合進行排序。