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          面試必備：30 個 Java 集合面試問題及答案
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          2021-12-24 09:01
          
                    

                    
                    
                    
                    
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          來自：mp.weixin.qq.com/s/Q5F604CUM_0x2co9mvADxw
          Java集合框架為Java編程語言的基礎，也是Java面試中很重要的一個知識點。這里，我列出了一些關于Java集合的重要問題和答案。

          1.Java集合框架是什么？說出一些集合框架的優(yōu)點？

          每種編程語言中都有集合，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接口、實現(xiàn)和算法的集合框架。在保證線程安全的情況下使用泛型和并發(fā)集合類，Java已經(jīng)經(jīng)歷了很久。它還包括在Java并發(fā)包中，阻塞接口以及它們的實現(xiàn)。

          集合框架的部分優(yōu)點如下：
          （1）使用核心集合類降低開發(fā)成本，而非實現(xiàn)我們自己的集合類。
          （2）隨著使用經(jīng)過嚴格測試的集合框架類，代碼質(zhì)量會得到提高。
          （3）通過使用JDK附帶的集合類，可以降低代碼維護成本。
          （4）復用性和可操作性。

          2.集合框架中的泛型有什么優(yōu)點？

          1.Java1.5引入了泛型，所有的集合接口和實現(xiàn)都大量地使用它。
          2.泛型允許我們?yōu)榧咸峁┮粋€可以容納的對象類型，因此，如果你添加其它類型的任何元素，它會在編譯時報錯。
          3.這避免了在運行時出現(xiàn)ClassCastException，因為你將會在編譯時得到報錯信息。
          4.泛型也使得代碼整潔，我們不需要使用顯式轉(zhuǎn)換和instanceOf操作符。
          5.它也給運行時帶來好處，因為不會產(chǎn)生類型檢查的字節(jié)碼指令。

          3.Java集合框架的基礎接口有哪些？

          Collection為集合層級的根接口。一個集合代表一組對象，這些對象即為它的元素。Java平臺不提供這個接口任何直接的實現(xiàn)。

          Set是一個不能包含重復元素的集合。這個接口對數(shù)學集合抽象進行建模，被用來代表集合，就如一副牌。

          List是一個有序集合，可以包含重復元素。你可以通過它的索引來訪問任何元素。List更像長度動態(tài)變換的數(shù)組。

          Map是一個將key映射到value的對象.一個Map不能包含重復的key：每個key最多只能映射一個value。

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

          4.為何Collection不從Cloneable和Serializable接口繼承？

          Collection接口指定一組對象，對象即為它的元素。如何維護這些元素由Collection的具體實現(xiàn)決定。例如，一些如List的Collection實現(xiàn)允許重復的元素，而其它的如Set就不允許。

          很多Collection實現(xiàn)有一個公有的clone方法。然而，把它放到集合的所有實現(xiàn)中也是沒有意義的。這是因為Collection是一個抽象表現(xiàn)。重要的是實現(xiàn)。

          當與具體實現(xiàn)打交道的時候，克隆或序列化的語義和含義才發(fā)揮作用。所以，具體實現(xiàn)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。點擊這里一文學會序列化。

          在所有的實現(xiàn)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(xiàn)應該決定它是否可以被克隆和序列化。點擊這里一文學會序列化。

          5.為何Map接口不繼承Collection接口？

          盡管Map接口和它的實現(xiàn)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接口，那么元素去哪兒？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“一組對象”規(guī)范。

          6.Iterator是什么？

          Iterator接口提供遍歷任何Collection的接口。我們可以從一個Collection中使用迭代器方法來獲取迭代器實例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許調(diào)用者在迭代過程中移除元素。

          7.Enumeration和Iterator接口的區(qū)別？

          Enumeration的速度是Iterator的兩倍，也使用更少的內(nèi)存。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，它會阻止其它線程去修改集合。

          迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許調(diào)用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(jīng)經(jīng)過改善。

          8.為何沒有像Iterator.add()這樣的方法，向集合中添加元素？

          語義不明，已知的是，Iterator的協(xié)議不能確保迭代的次序。然而要注意，ListIterator沒有提供一個add操作，它要確保迭代的順序。

          9.為何迭代器沒有一個方法可以直接獲取下一個元素，而不需要移動游標？

          它可以在當前Iterator的頂層實現(xiàn)，但是它用得很少，如果將它加到接口中，每個繼承都要去實現(xiàn)它，這沒有意義。

          10.Iterater和ListIterator之間有什么區(qū)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接口繼承，然后添加了一些額外的功能，比如添加一個元素、替換一個元素、獲取前面或后面元素的索引位置。

          11.通過迭代器fail-fast屬性，你明白了什么？

          每次我們嘗試獲取下一個元素的時候，Iterator fail-fast屬性檢查當前集合結構里的任何改動。如果發(fā)現(xiàn)任何改動，它拋出ConcurrentModificationException。Collection中所有Iterator的實現(xiàn)都是按fail-fast來設計的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList這類并發(fā)集合類除外）。

          12.fail-fast與fail-safe有什么區(qū)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。

          Fall—fast迭代器拋出ConcurrentModificationException，
          fall—safe迭代器從不拋出ConcurrentModificationException。

          13.在迭代一個集合的時候，如何避免？

          ConcurrentModificationException？
          在遍歷一個集合的時候我們可以使用并發(fā)集合類來避免ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。

          14.為何Iterator接口沒有具體的實現(xiàn)？

          Iterator接口定義了遍歷集合的方法，但它的實現(xiàn)則是集合實現(xiàn)類的責任。每個能夠返回用于遍歷的Iterator的集合類都有它自己的Iterator實現(xiàn)內(nèi)部類。

          這就允許集合類去選擇迭代器是fail-fast還是fail-safe的。比如，ArrayList迭代器是fail-fast的，而CopyOnWriteArrayList迭代器是fail-safe的。

          15.UnsupportedOperationException是什么？

          UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的異常。在JDK類中已被大量運用，在集合框架java.util.Collections.UnmodifiableCollection將會在所有add和remove操作中拋出這個異常。

          16.hashCode()和equals()方法有何重要性？

          HashMap使用Key對象的hashCode()和equals()方法去決定key-value對的索引。點擊這里一文搞懂它們之間的關系。

          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(xiàn)，在這種情況下，兩個不同Key也許會產(chǎn)生相同的hashCode()和equals()輸出，HashMap將會認為它們是相同的，然后覆蓋它們，而非把它們存儲到不同的地方。

          同樣的，所有不允許存儲重復數(shù)據(jù)的集合類都使用hashCode()和equals()去查找重復，所以正確實現(xiàn)它們非常重要。equals()和hashCode()的實現(xiàn)應該遵循以下規(guī)則：

          1.如果o1.equals(o2)，那么o1.hashCode() == o2.hashCode()總是為true的。
          2.如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，并不意味著o1.equals(o2)會為true。

          17.Map接口提供了哪些不同的集合視圖？

          Map接口提供三個集合視圖：

          1）Set keyset()：返回map中包含的所有key的一個Set視圖。集合是受map支持的，map的變化會在集合中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個集合時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的結果會變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的映射。
          它不支持add和addAll操作。

          2）Collection values()：返回一個map中包含的所有value的一個Collection視圖。這個collection受map支持的，map的變化會在collection中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個collection時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的結果會變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的映射。它不支持add和addAll操作。

          3）Set> entrySet()：返回一個map鐘包含的所有映射的一個集合視圖。這個集合受map支持的，map的變化會在collection中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個集合時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作，以及對迭代器返回的entry進行setValue外），迭代器的結果會變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的映射。它不支持add和addAll操作。

          18.HashMap和HashTable有何不同？

          （1）HashMap允許key和value為null，而HashTable不允許。
          （2）HashTable是同步的，而HashMap不是。所以HashMap適合單線程環(huán)境，HashTable適合多線程環(huán)境。
          （3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一個子類，假如你想要遍歷順序，你很容易從HashMap轉(zhuǎn)向LinkedHashMap，但是HashTable不是這樣的，它的順序是不可預知的。
          （4）HashMap提供對key的Set進行遍歷，因此它是fail-fast的，但HashTable提供對key的Enumeration進行遍歷，它不支持fail-fast。
          （5）HashTable被認為是個遺留的類，如果你尋求在迭代的時候修改Map，你應該使用CocurrentHashMap。

          19.如何決定選用HashMap還是TreeMap？

          對于在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。基于你的collection的大小，也許向HashMap中添加元素會更快，將map換為TreeMap進行有序key的遍歷。

          20.ArrayList和Vector有何異同點？

          ArrayList和Vector在很多時候都很類似。
          （1）兩者都是基于索引的，內(nèi)部由一個數(shù)組支持。
          （2）兩者維護插入的順序，我們可以根據(jù)插入順序來獲取元素。
          （3）ArrayList和Vector的迭代器實現(xiàn)都是fail-fast的。
          （4）ArrayList和Vector兩者允許null值，也可以使用索引值對元素進行隨機訪問。
          以下是ArrayList和Vector的不同點。
          （1）Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，如果你尋求在迭代的時候?qū)α斜磉M行改變，你應該使用CopyOnWriteArrayList。
          （2）ArrayList比Vector快，它因為有同步，不會過載。
          （3）ArrayList更加通用，因為我們可以使用Collections工具類輕易地獲取同步列表和只讀列表。

          21.Array和ArrayList有何區(qū)別？什么時候更適合用Array？

          Array可以容納基本類型和對象，而ArrayList只能容納對象。
          Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。
          Array沒有提供ArrayList那么多功能，比如addAll、removeAll和iterator等。盡管ArrayList明顯是更好的選擇，但也有些時候Array比較好用。
          （1）如果列表的大小已經(jīng)指定，大部分情況下是存儲和遍歷它們。
          （2）對于遍歷基本數(shù)據(jù)類型，盡管Collections使用自動裝箱來減輕編碼任務，在指定大小的基本類型的列表上工作也會變得很慢。
          （3）如果你要使用多維數(shù)組，使用[][]比List>更容易。

          22.ArrayList和LinkedList有何區(qū)別？

          ArrayList和LinkedList兩者都實現(xiàn)了List接口，但是它們之間有些不同。

          1）ArrayList是由Array所支持的基于一個索引的數(shù)據(jù)結構，所以它提供對元素的隨機訪問，復雜度為O(1)，但LinkedList存儲一系列的節(jié)點數(shù)據(jù)，每個節(jié)點都與前一個和下一個節(jié)點相連接。所以，盡管有使用索引獲取元素的方法，內(nèi)部實現(xiàn)是從起始點開始遍歷，遍歷到索引的節(jié)點然后返回元素，時間復雜度為O(n)，比ArrayList要慢。

          2）與ArrayList相比，在LinkedList中插入、添加和刪除一個元素會更快，因為在一個元素被插入到中間的時候，不會涉及改變數(shù)組的大小，或更新索引。

          3）LinkedList比ArrayList消耗更多的內(nèi)存，因為LinkedList中的每個節(jié)點存儲了前后節(jié)點的引用。

          23.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。

          24.哪些集合類是線程安全的？

          Vector、HashTable、Properties和Stack是同步類，所以它們是線程安全的，可以在多線程環(huán)境下使用。Java1.5并發(fā)API包括一些集合類，允許迭代時修改，因為它們都工作在集合的克隆上，所以它們在多線程環(huán)境中是安全的。點擊這里一文搞懂問什么線程不安全。

          25.并發(fā)集合類是什么？

          Java1.5并發(fā)包（java.util.concurrent）包含線程安全集合類，允許在迭代時修改集合。迭代器被設計為fail-fast的，會拋出ConcurrentModificationException。一部分類為：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。

          26.隊列和棧是什么，列出它們的區(qū)別？

          棧和隊列兩者都被用來預存儲數(shù)據(jù)。java.util.Queue是一個接口，它的實現(xiàn)類在Java并發(fā)包中。隊列允許先進先出（FIFO）檢索元素，但并非總是這樣。Deque接口允許從兩端檢索元素。棧與隊列很相似，但它允許對元素進行后進先出（LIFO）進行檢索。Stack是一個擴展自Vector的類，而Queue是一個接口。

          27.Collections類是什么？

          Java.util.Collections是一個工具類僅包含靜態(tài)方法，它們操作或返回集合。
          它包含操作集合的多態(tài)算法，返回一個由指定集合支持的新集合和其它一些內(nèi)容。這個類包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混編和逆序等。

          28.Comparable和Comparator接口有何區(qū)別？

          Comparable和Comparator接口被用來對對象集合或者數(shù)組進行排序。Comparable接口被用來提供對象的自然排序，我們可以使用它來提供基于單個邏輯的排序。
          Comparator接口被用來提供不同的排序算法，我們可以選擇需要使用的Comparator來對給定的對象集合進行排序。

          29.我們?nèi)绾螌σ唤M對象進行排序？

          如果我們需要對一個對象數(shù)組進行排序，我們可以使用Arrays.sort()方法。如果我們需要排序一個對象列表，我們可以使用Collection.sort()方法。
          兩個類都有用于自然排序（使用Comparable）或基于標準的排序（使用Comparator）的重載方法sort()。Collections內(nèi)部使用數(shù)組排序方法，所有它們兩者都有相同的性能，只是Collections需要花時間將列表轉(zhuǎn)換為數(shù)組。

          30.當一個集合被作為參數(shù)傳遞給一個函數(shù)時，如何才可以確保函數(shù)不能修改它？

          在作為參數(shù)傳遞之前，我們可以使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法創(chuàng)建一個只讀集合，
          這將確保改變集合的任何操作都會拋出UnsupportedOperationException。
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