Java面试集锦：集合思惟导图与30道集合面试题

Java集合框架为Java编程语言的基础，也是Java面试中很重要的一个知识点。这里，我列出了一些关于Java集合的重要问题和答案。

1.Java集合框架是什么？说出一些集合框架的优势？

每种编程语言中都有集合，最初的Java版本包含几种集合类：Vector、Stack、HashTable和Array。

随着集合的普遍使用，Java1.2提出了囊括全部集合接口、实现和算法的集合框架。在保证线程安全的状况下使用泛型和并发集合类，Java已经经历了好久。它还包括在Java并发包中，阻塞接口以及它们的实现。

集合框架的部分优势以下：

（1）使用核心集合类下降开发成本，而非实现咱们本身的集合类。

（2）随着使用通过严格测试的集合框架类，代码质量会获得提升。

（3）经过使用JDK附带的集合类，能够下降代码维护成本。

（4）复用性和可操做性。

2.集合框架中的泛型有什么优势？

1.Java1.5引入了泛型，全部的集合接口和实现都大量地使用它。

2.泛型容许咱们为集合提供一个能够容纳的对象类型，所以，若是你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。

3.这避免了在运行时出现ClassCastException，由于你将会在编译时获得报错信息。

4.泛型也使得代码整洁，咱们不须要使用显式转换和instanceOf操做符。

5.它也给运行时带来好处，由于不会产生类型检查的字节码指令。

3.Java集合框架的基础接口有哪些？

Collection为集合层级的根接口。一个集合表明一组对象，这些对象即为它的元素。Java平台不提供这个接口任何直接的实现。

Set是一个不能包含重复元素的集合。这个接口对数学集合抽象进行建模，被用来表明集合，就如一副牌。

List是一个有序集合，能够包含重复元素。你能够经过它的索引来访问任何元素。List更像长度动态变换的数组。

Map是一个将key映射到value的对象.一个Map不能包含重复的key：每一个key最多只能映射一个value。

一些其它的接口有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。

4.为什么Map接口不继承Collection接口？

尽管Map接口和它的实现也是集合框架的一部分，但Map不是集合，集合也不是Map。所以，Map继承Collection毫无心义，反之亦然。

若是Map继承Collection接口，那么元素去哪儿？Map包含key-value对，它提供抽取key或value列表集合的方法，可是它不适合“一组对象”规范。

5.ArrayList和Vector有何异同点？

ArrayList和Vector在不少时候都很相似。

（1）二者都是基于索引的，内部由一个数组支持。

（2）二者维护插入的顺序，咱们能够根据插入顺序来获取元素。

（3）ArrayList和Vector的迭代器实现都是fail-fast的。

（4）ArrayList和Vector二者容许null值，也可使用索引值对元素进行随机访问。

如下是ArrayList和Vector的不一样点。

（1）Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，若是你寻求在迭代的时候对列表进行改变，你应该使用CopyOnWriteArrayList。

（2）ArrayList比Vector快，它由于有同步，不会过载。

（3）ArrayList更加通用，由于咱们可使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。

6.Array和ArrayList有何区别？何时更适合用Array？

Array能够容纳基本类型和对象，而ArrayList只能容纳对象。

Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。

Array没有提供ArrayList那么多功能，好比addAll、removeAll和iterator等。尽管ArrayList明显是更好的选择，但也有些时候Array比较好用。

（1）若是列表的大小已经指定，大部分状况下是存储和遍历它们。

（2）对于遍历基本数据类型，尽管Collections使用自动装箱来减轻编码任务，在指定大小的基本类型的列表上工做也会变得很慢。

（3）若是你要使用多维数组，使用[][]比List>更容易。

7.ArrayList和LinkedList有何区别？

ArrayList和LinkedList二者都实现了List接口，可是它们之间有些不一样。

1）ArrayList是由Array所支持的基于一个索引的数据结构，因此它提供对元素的随机访问，复杂度为O(1)，但LinkedList存储一系列的节点数据，每一个节点都与前一个和下一个节点相链接。因此，尽管有使用索引获取元素的方法，内部实现是从起始点开始遍历，遍历到索引的节点而后返回元素，时间复杂度为O(n)，比ArrayList要慢。 2）与ArrayList相比，在LinkedList中插入、添加和删除一个元素会更快，由于在一个元素被插入到中间的时候，不会涉及改变数组的大小，或更新索引。

3）LinkedList比ArrayList消耗更多的内存，由于LinkedList中的每一个节点存储了先后节点的引用。

8.哪些集合类提供对元素的随机访问？

ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable类提供对元素的随机访问。

9.哪些集合类是线程安全的？

Vector、HashTable、Properties和Stack是同步类，因此它们是线程安全的，能够在多线程环境下使用。Java1.5并发API包括一些集合类，容许迭代时修改，由于它们都工做在集合的克隆上，因此它们在多线程环境中是安全的。点击这里一文搞懂问什么线程不安全。

10.并发集合类是什么？

Java1.5并发包（java.util.concurrent）包含线程安全集合类，容许在迭代时修改集合。迭代器被设计为fail-fast的，会抛出ConcurrentModificationException。一部分类为：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。

11.队列和栈是什么，列出它们的区别？

栈和队列二者都被用来预存储数据。java.util.Queue是一个接口，它的实现类在Java并发包中。队列容许先进先出（FIFO）检索元素，但并不是老是这样。Deque接口容许从两端检索元素。栈与队列很类似，但它容许对元素进行后进先出（LIFO）进行检索。Stack是一个扩展自Vector的类，而Queue是一个接口。

12.Collections类是什么？

Java.util.Collections是一个工具类仅包含静态方法，它们操做或返回集合。它包含操做集合的多态算法，返回一个由指定集合支持的新集合和其它一些内容。这个类包含集合框架算法的方法，好比折半搜索、排序、混编和逆序等。

13.Comparable和Comparator接口有何区别？

Comparable和Comparator接口被用来对对象集合或者数组进行排序。Comparable接口被用来提供对象的天然排序，咱们可使用它来提供基于单个逻辑的排序。Comparator接口被用来提供不一样的排序算法，咱们能够选择须要使用的Comparator来对给定的对象集合进行排序。

14.Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。咱们能够从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器容许调用者在迭代过程当中移除元素。

15.Enumeration和Iterator接口的区别？

Enumeration的速度是Iterator的两倍，也使用更少的内存。Enumeration是很是基础的，也知足了基础的须要。可是，与Enumeration相比，Iterator更加安全，由于当一个集合正在被遍历的时候，它会阻止其它线程去修改集合。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器容许调用者从集合中移除元素，而Enumeration不能作到。为了使它的功能更加清晰，迭代器方法名已经通过改善。

16.Iterater和ListIterator之间有什么区别？

（1）咱们可使用Iterator来遍历Set和List集合，而ListIterator只能遍历List。 （2）Iterator只能够向前遍历，而LIstIterator能够双向遍历。 （3）ListIterator从Iterator接口继承，而后添加了一些额外的功能，好比添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。

17.经过迭代器fail-fast属性，你明白了什么？

每次咱们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast属性检查当前集合结构里的任何改动。若是发现任何改动，它抛出ConcurrentModificationException。Collection中全部Iterator的实现都是按fail-fast来设计的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList这类并发集合类除外）。

18.fail-fast与fail-safe有什么区别？

Iterator的fail-fast属性与当前的集合共同起做用，所以它不会受到集合中任何改动的影响。Java.util包中的全部集合类都被设计为fail-fast的，而java.util.concurrent中的集合类都为fail-safe的。Fall—fast迭代器抛出ConcurrentModificationException，fall—safe迭代器从不抛出ConcurrentModificationException。

19.在迭代一个集合的时候，如何避免？

ConcurrentModificationException？在遍历一个集合的时候咱们可使用并发集合类来避免ConcurrentModificationException，好比使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。

20.HashMap和HashTable有何不一样？

（1）HashMap容许key和value为null，而HashTable不容许。 （2）HashTable是同步的，而HashMap不是。因此HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境。 （3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一个子类，假如你想要遍历顺序，你很容易从HashMap转向LinkedHashMap，可是HashTable不是这样的，它的顺序是不可预知的。 （4）HashMap提供对key的Set进行遍历，所以它是fail-fast的，但HashTable提供对key的Enumeration进行遍历，它不支持fail-fast。 （5）HashTable被认为是个遗留的类，若是你寻求在迭代的时候修改Map，你应该使用CocurrentHashMap。

21.如何决定选用HashMap仍是TreeMap？

对于在Map中插入、删除和定位元素这类操做，HashMap是最好的选择。然而，假如你须要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，也许向HashMap中添加元素会更快，将map换为TreeMap进行有序key的遍历。

22.咱们如何对一组对象进行排序？

若是咱们须要对一个对象数组进行排序，咱们可使用Arrays.sort()方法。若是咱们须要排序一个对象列表，咱们可使用Collection.sort()方法。两个类都有用于天然排序（使用Comparable）或基于标准的排序（使用Comparator）的重载方法sort()。Collections内部使用数组排序方法，全部它们二者都有相同的性能，只是Collections须要花时间将列表转换为数组。

23.有哪些关于 Java 集合框架的最佳实践？

• 基于应用的需求来选择使用正确类型的集合，这对性能来讲是很是重要的。例如，若是元素的大小是固定的，而且知道优先级，咱们将会使用一个 Array ，而不是 ArrayList 。
• 一些集合类容许咱们指定他们的初始容量。所以，若是咱们知道存储数据的大概数值，就能够避免重散列或者大小的调整。
• 老是使用泛型来保证类型安全，可靠性和健壮性。同时，使用泛型还能够避免运行时的 ClassCastException 异常。
• 在 Map 中使用 JDK 提供的不可变类做为一个 key，这样能够避免 hashcode 的实现和咱们自定义类的 equals 方法。
• 应该依照接口而不是实现来编程。
• 返回零长度的集合或者数组，而不是返回一个 null ，这样能够防止底层集合是空的。

24. List 和 Set 区别？

List，Set 都是继承自 Collection 接口。

• List 特色：元素有放入顺序，元素可重复。
• Set 特色：元素无放入顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉。

注意：元素虽然无放入顺序，可是元素在 Set 中的位置是有该元素的 hashcode 决定的，其位置实际上是固定的。

另外 List 支持 for 循环，也就是经过下标来遍历，也能够用迭代器，可是 Set只能用迭代，由于他无序，没法用下标来取得想要的值。

Set 和 List 对比：

• Set：检索元素效率高，删除和插入效率低，插入和删除不会引发元素位置改变。
• List：和数组相似，List 能够动态增加，查找元素效率低，插入删除元素效率，由于可能会引发其余元素位置改变。

25. HashSet 和 TreeSet 的区别？

HashSet 是用一个hash 表来实现的，所以，它的元素是无序的。添加，删除和 HashSet 包括的方法的持续时间复杂度是O(1) 。 TreeSet 是用一个树形结构实现的，所以，它是有序的。添加，删除和 TreeSet 包含的方法的持续时间复杂度是 O(logn) 。

如何决定选用 HashMap 仍是 TreeMap？

对于在Map中插入、删除和定位元素这类操做，HashMap 是最好的选择。 然而，假如你须要对一个有序的 key 集合进行遍历， TreeMap 是更好的选择。 基于你的 collection 的大小，也许向 HashMap 中添加元素会更快，再将 HashMap 换为 TreeMap 进行有序 key 的遍历。

26. HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别？

ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 的实现。主要区别以下：

一、ConcurrentHashMap 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，而后在每个分段上都用 lock 锁进行保护，相对 于Hashtable 的 syn 关键字锁的粒度更精细了一些，并发性能更好。而 HashMap 没有锁机制，不是线程安全的。JDK8 以后，ConcurrentHashMap 启用了一种全新的方式实现,利用 CAS 算法。 二、HashMap 的键值对容许有 null ，可是 ConCurrentHashMap 都不容许。

27. 什么是迭代器(Iterator)？

迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它能够遍历并选择序列中的对象，而开发人员不须要了解该序列的底层结构。迭代器一般被称为“轻量级”对象，由于建立它的代价小。Java中的Iterator功能比较简单，而且只能单向移动：对已集合类中的任何一个实现类，均可以返回这样一个Iterator对象。跟循环差很少。

好处是能够适合用于任何一个类，并且java也对它进行了优化，比直接用index访问快一点。迭代器是一种模式，它可使得对于序列类型的数据结构的遍历行为与被遍历的对象分离，迭代器至关于有个指针,每次调用hasNext()方法若是返回值是true,说明有下一个元素,再执行next()方法得到该元素的值.

在迭代器Iteartor接口中，有如下3个方法： 1.hasNext() 该方法英语判断集合对象是否还有下一个元素，若是已是最后一个元素则返回false 2.next() 把迭代器的指向移到下一个位置，同时，该方法返回下一个元素的引用 3.remove()  从迭代器指向的Collection中移除迭代器返回的最后一个元素，该操做使用的比较少。

28. 什么是Java优先级队列(Priority Queue)？

PriorityQueue是一个基于优先级堆的无界有序队列，它的元素是按照天然顺序(natural order)排序的。在建立的时候，咱们能够给它提供一个负责给元素排序的比较器。PriorityQueue不容许null值，由于他们没有天然顺序，或者说他们没有任何的相关联的比较器。最后，PriorityQueue不是线程安全的，入队和出队的时间复杂度是O(log(n))。

29.你了解大O符号(big-O notation)么？你能给出不一样数据结构的例子么？

大O：描述了当数据结构里面的元素增长的时候，算法的规模或者是性能在最坏的场景下有多么好。 大O符号也可用来描述其余的行为，好比：内存消耗。由于集合类其实是数据结构，咱们通常使用大O符号基于时间，内存和性能来选择最好的实现。大O符号能够对大量数据的性能给出一个很好的说明。

30.如何权衡是使用无序的数组仍是有序的数组？

有序数组最大的好处在于查找的时间复杂度是O(log n)，而无序数组是O(n)。有序数组的缺点是插入操做的时间复杂度是O(n)，由于值大的元素须要日后移动来给新元素腾位置。相反，无序数组的插入时间复杂度是常量O(1)。 因此，查找操做多的时候，使用有序；增删操做多的使用无序的便可。

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文末

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