大公司喜欢问的Java集合类面试题

• Collection

Collection是基本的集合接口，一个Collection表明一组Object，即Collection的元素(Elements)。一些Collection容许相同的元素而另外一些不行。一些能排序而另外一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
全部实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于建立一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于建立一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数容许用户复制一个Collection。
虽然返回的是boolean，但不是表示添加成功与否，这个返回值表示的意义是add()执行后，集合的内容是否改变了(就是元素的数量、位置等有无变化)。相似的addAll，remove，removeAll，remainAll也是同样的。

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用Iterator模式实现遍历集合

Collection有一个重要的方法：iterator()，返回一个Iterator(迭代器)，用于遍历集合的全部元素。Iterator模式能够把访问逻辑从不一样的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构。典型的用法以下：
Iterator it = collection.iterator(); // 得到一个迭代器while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 获得下一个元素
}
不须要维护遍历集合的“指针”，全部的内部状态都由Iterator来维护，而这个Iterator由集合类经过工厂方法生成。
每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不一样，但它们都实现了Iterator接口，所以，咱们不须要关心究竟是哪一种Iterator，它只须要得到这个Iterator接口便可，这就是接口的好处，面向对象的威力。
要确保遍历过程顺利完成，必须保证遍历过程当中不更改集合的内容(Iterator的remove()方法除外)，因此，确保遍历可靠的原则是：只在一个线程中使用这个集合，或者在多线程中对遍历代码进行同步。
由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

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• List接口

List是有序的Collection，使用此接口可以精确的控制每一个元素插入的位置。用户可以使用索引(元素在List中的位置，相似于数组下标)来访问List中的元素，这相似于Java的数组。和下面要提到的Set不一样，List容许有相同的元素。
除了具备Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，容许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
实现List接口的经常使用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

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• LinkedList类

LinkedList实现了List接口，容许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操做使LinkedList可被用做堆栈(stack)，队列(queue)或双向队列(deque)。

注意：LinkedList没有同步方法。若是多个线程同时访问一个List，则必须本身实现访问同步。一种解决方法是在建立List时构造一个同步的List： List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

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• ArrayList类

ArrayList实现了可变大小的数组。它容许全部元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。可是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素须要O(n)的时间。其余的方法运行时间为线性。
每一个ArrayList实例都有一个容量(Capacity)，即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增长，可是增加算法并无定义。当须要插入大量元素时，在插入前能够调用ensureCapacity方法来增长ArrayList的容量以提升插入效率。
和LinkedList同样，ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

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• Vector类

Vector很是相似ArrayList，可是Vector是同步的。由Vector建立的Iterator，虽然和ArrayList建立的Iterator是同一接口，可是，由于Vector是同步的，当一个Iterator被建立并且正在被使用，另外一个线程改变了Vector的状态(例如，添加或删除了一些元素)，这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，所以必须捕获该异常。

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• Stack 类

Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被看成堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法获得栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚建立后是空栈。

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• Set接口

Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set多有一个null元素。
很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意：必须当心操做可变对象(Mutable Object)。若是一个Set中的可变元素改变了自身状态致使Object.equals(Object)=true将致使一些问题。

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• Map接口

请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每一个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容能够被看成一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

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• Hashtable类

Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象均可做为key或者value。
添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操做的时间开销为常数。
Hashtable经过initial capacity和load factor两个参数调整性能。一般缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor能够节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操做。
使用Hashtable的简单示例以下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));
要取出一个数，好比2，用相应的key：
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);
因为做为key的对象将经过计算其散列函数来肯定与之对应的value的位置，所以任何做为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。
hashCode和equals方法继承自根类Object，若是你用自定义的类看成key的话，要至关当心，按照散列函数的定义，若是两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但若是两个对象不一样，则它们的hashCode不必定不一样，若是两个不一样对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会致使操做哈希表的时间开销增大，因此尽可能定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操做若是相同的对象有不一样的hashCode，对哈希表的操做会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null)，要避免这种问题，只须要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
Hashtable是同步的。

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• HashMap类

HashMap和Hashtable相似，不一样之处在于HashMap是非同步的，而且容许null，即null value和null key。，可是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection)，其迭代器操做时间开销和HashMap的容量成比例。所以，若是迭代操做的性能至关重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得太高，或者load factor太低。

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• WeakHashMap类

WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，若是一个key再也不被外部所引用，那么该key能够被GC回收。

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总结

若是涉及到堆栈，队列等操做，应该考虑用List，对于须要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，若是须要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
若是程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，若是多个线程可能同时操做一个类，应该使用同步的类。
要特别注意对哈希表的操做，做为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
尽可能返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样若是之后须要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。