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  • Java集合面试题

    万次阅读 多人点赞 2019-06-25 14:46:19
    Java集合面试题 Java 集合框架的基础接口有哪些? Collection ,为集合层级的根接口。一个集合代表一组对象,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...

    Java集合面试题

    Java 集合框架的基础接口有哪些?

    • Collection ,为集合层级的根接口。一个集合代表一组对象,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,被用来代表集合,就如一副牌。
      • List ,是一个有序集合,可以包含重复元素。你可以通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 。

    ? 为何 Collection 不从 Cloneable 和 Serializable 接口继承?

    Collection 接口指定一组对象,对象即为它的元素。

    • 如何维护这些元素由 Collection 的具体实现决定。例如,一些如 List 的 Collection 实现允许重复的元素,而其它的如 Set 就不允许。
    • 很多 Collection 实现有一个公有的 clone 方法。然而,把它放到集合的所有实现中也是没有意义的。这是因为 Collection 是一个抽象表现,重要的是实现。

    当与具体实现打交道的时候,克隆或序列化的语义和含义才发挥作用。所以,具体实现应该决定如何对它进行克隆或序列化,或它是否可以被克隆或序列化。在所有的实现中授权克隆和序列化,最终导致更少的灵活性和更多的限制,特定的实现应该决定它是否可以被克隆和序列化

    为何 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。因此,Map 继承 Collection 毫无意义,反之亦然。

    如果 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( Collection )的方法,但是它不适合“一组对象”规范。

    ? 为何 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。因此,Map 继承 Collection 毫无意义,反之亦然。

    如果 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( Collection )的方法,但是它不适合“一组对象”规范。

    ? Collection 和 Collections 的区别?

    • Collection ,是集合类的上级接口,继承与他的接口主要有 Set 和List 。
    • Collections ,是针对集合类的一个工具类,它提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作。

    ? 集合框架里实现的通用算法有哪些?

    Java 集合框架提供常用的算法实现,比如排序和搜索。

    Collections类包含这些方法实现。大部分算法是操作 List 的,但一部分对所有类型的集合都是可用的。部分算法有排序、搜索、混编、最大最小值。

    ? 集合框架底层数据结构总结

    1)List

    • ArrayList :Object 数组。
    • Vector :Object 数组。
    • LinkedList :双向链表(JDK6 之前为循环链表,JDK7 取消了循环)。

    2)Map

    • HashMap :
      • JDK8 之前,HashMap 由数组+链表组成的,数组是HashMap的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的(“拉链法”解决冲突)。
      • JDK8 以后,在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为 8 )时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。
    • LinkedHashMap :LinkedHashMap 继承自 HashMap,所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构即由数组和链表或红黑树组成。另外,LinkedHashMap 在上面结构的基础上,增加了一条双向链表,使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作,实现了访问顺序相关逻辑。详细可以查看:《LinkedHashMap 源码详细分析(JDK1.8)》
    • Hashtable :数组+链表组成的,数组是 HashMap 的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。
    • TreeMap :红黑树(自平衡的排序二叉树)。

    3)Set

    • HashSet :无序,唯一,基于 HashMap 实现的,底层采用 HashMap 来保存元素。
    • LinkedHashSet :LinkedHashSet 继承自 HashSet,并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。有点类似于我们之前说的LinkedHashMap 其内部是基于 HashMap 实现一样,不过还是有一点点区别的。
    • TreeSet :有序,唯一,红黑树(自平衡的排序二叉树)。

    什么是迭代器(Iterator)?

    Iterator 接口,提供了很多对集合元素进行迭代的方法。每一个集合类都包含了可以返回迭代器实例的迭代方法。迭代器可以在迭代的过程中删除底层集合的元素,但是不可以直接调用集合的 #remove(Object Obj) 方法删除,可以通过迭代器的 #remove() 方法删除。

    ? Iterator 和 ListIterator 的区别是什么?

    • Iterator 可用来遍历 Set 和 List 集合,但是 ListIterator 只能用来遍历 List。
    • Iterator 对集合只能是前向遍历,ListIterator 既可以前向也可以后向。
    • ListIterator 实现了 Iterator 接口,并包含其他的功能。比如:增加元素,替换元素,获取前一个和后一个元素的索引等等。

    ? 快速失败(fail-fast)和安全失败(fail-safe)的区别是什么?

    差别在于 ConcurrentModification 异常:

    • 快速失败:当你在迭代一个集合的时候,如果有另一个线程正在修改你正在访问的那个集合时,就会抛出一个 ConcurrentModification 异常。 在 java.util 包下的都是快速失败。
    • 安全失败:你在迭代的时候会去底层集合做一个拷贝,所以你在修改上层集合的时候是不会受影响的,不会抛出 ConcurrentModification 异常。在 java.util.concurrent 包下的全是安全失败的。

    ? 如何删除 List 中的某个元素?

    有两种方式,分别如下:

    • 方式一,使用 Iterator ,顺序向下,如果找到元素,则使用 remove 方法进行移除。
    • 方式二,倒序遍历 List ,如果找到元素,则使用 remove 方法进行移除。

    ? Enumeration 和 Iterator 接口有什么不同?

    • Enumeration 跟 Iterator 相比较快两倍,而且占用更少的内存。
    • 但是,Iterator 相对于 Enumeration 更安全,因为其他线程不能修改当前迭代器遍历的集合对象。同时,Iterators 允许调用者从底层集合中移除元素,这些 Enumerations 都没法完成。

    对于很多胖友,可能并未使用过 Enumeration 类,所以可以看看 《Java Enumeration 接口》 文章。

    ? 为何 Iterator 接口没有具体的实现?

    Iterator 接口,定义了遍历集合的方法,但它的实现则是集合实现类的责任。每个能够返回用于遍历的 Iterator 的集合类都有它自己的 Iterator 实现内部类。

    这就允许集合类去选择迭代器是 fail-fast 还是 fail-safe 的。比如,ArrayList 迭代器是 fail-fast 的,而 CopyOnWriteArrayList 迭代器是 fail-safe 的。

    Comparable 和 Comparator 的区别?

    • Comparable 接口,在 java.lang 包下,用于当前对象和其它对象的比较,所以它有一个 #compareTo(Object obj) 方法用来排序,该方法只有一个参数。
    • Comparator 接口,在 java.util 包下,用于传入的两个对象的比较,所以它有一个 #compare(Object obj1, Object obj2) 方法用来排序,该方法有两个参数。

    详细的,可以看看 《Java 自定义比较器》 文章,重点是如何自己实现 Comparable 和 Comparator 的方法。

    ? compareTo 方法的返回值表示的意思?

    • 大于 0 ,表示对象大于参数对象。
    • 小于 0 ,表示对象小于参数对象
    • 等于 0 ,表示两者相等。

    ? 如何对 Object 的 List 排序?

    • Object[] 数组进行排序时,我们可以用 Arrays#sort(...) 方法。
    • List<Object> 数组进行排序时,我们可以用 Collections#sort(...) 方法。

    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,这对性能来说是非常重要的。例如,如果元素的大小是固定的,并且知道优先级,我们将会使用一个 Array ,而不是 ArrayList 。
    • 一些集合类允许我们指定他们的初始容量。因此,如果我们知道存储数据的大概数值,就可以避免重散列或者大小的调整。
    • 总是使用泛型来保证类型安全,可靠性和健壮性。同时,使用泛型还可以避免运行时的 ClassCastException 异常。
    • 在 Map 中使用 JDK 提供的不可变类作为一个 key,这样可以避免 hashcode 的实现和我们自定义类的 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 ,这样可以防止底层集合是空的。

    区别

    List 和 Set 区别?

    List,Set 都是继承自 Collection 接口。

    • List 特点:元素有放入顺序,元素可重复。
    • Set 特点: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,但是元素在 Set 中的位置是有该元素的 hashcode 决定的,其位置其实是固定的。

    另外 List 支持 for 循环,也就是通过下标来遍历,也可以用迭代器,但是 Set 只能用迭代,因为他无序,无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,插入和删除不会引起元素位置改变。
    • List:和数组类似,List 可以动态增长,查找元素效率低,插入删除元素效率,因为可能会引起其他元素位置改变。

    List 和 Map 区别?

    • List 是对象集合,允许对象重复。
    • Map 是键值对的集合,不允许 key 重复。

    Array 和 ArrayList 有何区别?什么时候更适合用 Array?

    • Array 可以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,可自动扩容。
    • Array 没有提供 ArrayList 那么多功能,比如 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,比如下面的三种情况。

    • 1、如果列表的大小已经指定,大部分情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作也会变得很慢。
    • 3、如果你要使用多维数组,使用 [][] 比 List 会方便。

    ArrayList 与 LinkedList 区别?

    ? ArrayList

    • 优点:ArrayList 是实现了基于动态数组的数据结构,因为地址连续,一旦数据存储好了,查询操作效率会比较高(在内存里是连着放的)。
    • 缺点:因为地址连续,ArrayList 要移动数据,所以插入和删除操作效率比较低。

    ? LinkedList

    • 优点:LinkedList 基于链表的数据结构,地址是任意的,所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址。对于新增和删除操作 add 和 remove ,LinedList 比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景。
    • 缺点:因为 LinkedList 要移动指针,所以查询操作性能比较低。

    ? 适用场景分析

    • 当需要对数据进行对随机访问的情况下,选用 ArrayList 。

    • 当需要对数据进行多次增加删除修改时,采用 LinkedList 。

      如果容量固定,并且只会添加到尾部,不会引起扩容,优先采用 ArrayList 。

    • 当然,绝大数业务的场景下,使用 ArrayList 就够了。主要是,注意好避免 ArrayList 的扩容,以及非顺序的插入。

    ? ArrayList 是如何扩容的?

    直接看 《ArrayList 动态扩容详解》 文章,很详细。主要结论如下:

    • 如果通过无参构造的话,初始数组容量为 0 ,当真正对数组进行添加时,才真正分配容量。每次按照 1.5 倍(位运算)的比率通过 copeOf 的方式扩容。
    • 在 JKD6 中实现是,如果通过无参构造的话,初始数组容量为10,每次通过 copeOf 的方式扩容后容量为原来的 1.5 倍。

    重点是 1.5 倍扩容,这是和 HashMap 2 倍扩容不同的地方。

    ArrayList 集合加入 1 万条数据,应该怎么提高效率?

    ArrayList 的默认初始容量为 10 ,要插入大量数据的时候需要不断扩容,而扩容是非常影响性能的。因此,现在明确了 10 万条数据了,我们可以直接在初始化的时候就设置 ArrayList 的容量!

    这样就可以提高效率了~

    ArrayList 与 Vector 区别?

    ArrayList 和 Vector 都是用数组实现的,主要有这么三个区别:

    • 1、Vector 是多线程安全的,线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果,而 ArrayList 不是。这个可以从源码中看出,Vector 类中的方法很多有 synchronized 进行修饰,这样就导致了 Vector 在效率上无法与 ArrayList 相比。

      Vector 是一种老的动态数组,是线程同步的,效率很低,一般不赞成使用。

    • 2、两个都是采用的线性连续空间存储元素,但是当空间不足的时候,两个类的增加方式是不同。

    • 3、Vector 可以设置增长因子,而 ArrayList 不可以。

    适用场景分析:

    • 1、Vector 是线程同步的,所以它也是线程安全的,而 ArrayList 是线程无需同步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用 ArrayList 效率比较高。

      实际场景下,如果需要多线程访问安全的数组,使用 CopyOnWriteArrayList 。

    • 2、如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,在集合中使用数据量比较大的数据,用 Vector 有一定的优势。

      这种情况下,使用 LinkedList 更合适。

    HashMap 和 Hashtable 的区别?

    Hashtable 是在 Java 1.0 的时候创建的,而集合的统一规范命名是在后来的 Java2.0 开始约定的,而当时其他一部分集合类的发布构成了新的集合框架。

    • Hashtable 继承 Dictionary ,HashMap 继承的是 Java2 出现的 Map 接口。
    • 2、HashMap 去掉了 Hashtable 的 contains 方法,但是加上了 containsValue 和 containsKey 方法。
    • 3、HashMap 允许空键值,而 Hashtable 不允许。
    • 【重点】4、HashTable 是同步的,而 HashMap 是非同步的,效率上比 HashTable 要高。也因此,HashMap 更适合于单线程环境,而 HashTable 适合于多线程环境。
    • 5、HashMap 的迭代器(Iterator)是 fail-fast 迭代器,HashTable的 enumerator 迭代器不是 fail-fast 的。
    • 6、HashTable 中数组默认大小是 11 ,扩容方法是 old * 2 + 1 ,HashMap 默认大小是 16 ,扩容每次为 2 的指数大小。

    一般现在不建议用 HashTable 。主要原因是两点:

    • 一是,HashTable 是遗留类,内部实现很多没优化和冗余。
    • 二是,即使在多线程环境下,现在也有同步的 ConcurrentHashMap 替代,没有必要因为是多线程而用 Hashtable 。

    ? Hashtable 的 #size() 方法中明明只有一条语句 “return count;” ,为什么还要做同步?

    同一时间只能有一条线程执行固定类的同步方法,但是对于类的非同步方法,可以多条线程同时访问。所以,这样就有问题了,可能线程 A 在执行 Hashtable 的 put 方法添加数据,线程 B 则可以正常调用 #size() 方法读取 Hashtable 中当前元素的个数,那读取到的值可能不是最新的,可能线程 A 添加了完了数据,但是没有对 count++ ,线程 B 就已经读取 count 了,那么对于线程 B 来说读取到的 count 一定是不准确的。

    而给 #size() 方法加了同步之后,意味着线程 B 调用 #size() 方法只有在线程 A 调用 put 方法完毕之后才可以调用,这样就保证了线程安全性

    HashSet 和 HashMap 的区别?

    • Set 是线性结构,值不能重复。HashSet 是 Set 的 hash 实现,HashSet 中值不能重复是用 HashMap 的 key 来实现的。

    • Map 是键值对映射,可以空键空值。HashMap 是 Map 的 hash 实现,key 的唯一性是通过 key 值 hashcode 的唯一来确定,value 值是则是链表结构。

      因为不同的 key 值,可能有相同的 hashcode ,所以 value 值需要是链表结构。

    他们的共同点都是 hash 算法实现的唯一性,他们都不能持有基本类型,只能持有对象。

    为了更好的性能,Netty 自己实现了 key 为基本类型的 HashMap ,例如 IntObjectHashMap

    HashSet 和 TreeSet 的区别?

    • HashSet 是用一个 hash 表来实现的,因此,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,因此,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 还是 TreeMap?

    • 对于在 Map 中插入、删除和定位元素这类操作,HashMap 是最好的选择。
    • 然而,假如你需要对一个有序的 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。

    HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别?

    ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 的实现。主要区别如下:

    • 1、ConcurrentHashMap 对整个桶数组进行了分割分段(Segment),然后在每一个分段上都用 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 之后,ConcurrentHashMap 启用了一种全新的方式实现,利用 CAS 算法。

    • 2、HashMap 的键值对允许有 null ,但是 ConCurrentHashMap 都不允许。

    队列和栈是什么,列出它们的区别?

    栈和队列两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。队列允许先进先出(FIFO)检索元素,但并非总是这样。Deque 接口允许从两端检索元素。
    • 栈与队列很相似,但它允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。

    原理

    HashMap 的工作原理是什么?

    我们知道在 Java 中最常用的两种结构是数组和模拟指针(引用),几乎所有的数据结构都可以利用这两种来组合实现,HashMap 也是如此。实际上 HashMap 是一个**“链表散列”**。

    HashMap 是基于 hashing 的原理。

    HashMap 图解

    • 我们使用 #put(key, value) 方法来存储对象到 HashMap 中,使用 get(key) 方法从 HashMap 中获取对象。
    • 当我们给 #put(key, value) 方法传递键和值时,我们先对键调用 #hashCode() 方法,返回的 hashCode 用于找到 bucket 位置来储存 Entry 对象。

    ? 当两个对象的 hashCode 相同会发生什么?

    因为 hashcode 相同,所以它们的 bucket 位置相同,“碰撞”会发生。

    因为 HashMap 使用链表存储对象,这个 Entry(包含有键值对的 Map.Entry 对象)会存储在链表中。

    ? hashCode 和 equals 方法有何重要性?

    HashMap 使用 key 对象的 #hashCode()#equals(Object obj) 方法去决定 key-value 对的索引。当我们试着从 HashMap 中获取值的时候,这些方法也会被用到。

    • 如果这两个方法没有被正确地实现,在这种情况下,两个不同 Key 也许会产生相同的 #hashCode()#equals(Object obj) 输出,HashMap 将会认为它们是相同的,然后覆盖它们,而非把它们存储到不同的地方。

    同样的,所有不允许存储重复数据的集合类都使用 #hashCode()#equals(Object obj) 去查找重复,所以正确实现它们非常重要。#hashCode()#equals(Object obj) 方法的实现,应该遵循以下规则:

    • 如果 o1.equals(o2) ,那么 o1.hashCode() == o2.hashCode() 总是为 true 的。
    • 如果 o1.hashCode() == o2.hashCode() ,并不意味 o1.equals(o2) 会为 true

    ? HashMap 默认容量是多少?

    默认容量都是 16 ,负载因子是 0.75 。就是当 HashMap 填充了 75% 的 busket 是就会扩容,最小的可能性是(16 * 0.75 = 12),一般为原内存的 2 倍。

    ? 有哪些顺序的 HashMap 实现类?

    • LinkedHashMap ,是基于元素进入集合的顺序或者被访问的先后顺序排序。
    • TreeMap ,是基于元素的固有顺序 (由 Comparator 或者 Comparable 确定)。

    ? 我们能否使用任何类作为 Map 的 key?

    我们可以使用任何类作为 Map 的 key ,然而在使用它们之前,需要考虑以下几点:

    • 1、如果类重写了 equals 方法,它也应该重写 hashcode 方法。

    • 2、类的所有实例需要遵循与 equals 和 hashcode 相关的规则。

    • 3、如果一个类没有使用 equals ,你不应该在 hashcode 中使用它。

    • 4、用户自定义 key 类的最佳实践是使之为不可变的,这样,hashcode 值可以被缓存起来,拥有更好的性能。不可变的类也可以确保hashcode 和 equals 在未来不会改变,这样就会解决与可变相关的问题了。

      比如,我有一个 类MyKey ,在 HashMap 中使用它。代码如下:

      //传递给MyKey的name参数被用于equals()和hashCode()中
      MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234
      myHashMap.put(key, 'Value');
      // 以下的代码会改变key的hashCode()和equals()值
      key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890
      //下面会返回null,因为HashMap会尝试查找存储同样索引的key,而key已被改变了,匹配失败,返回null
      myHashMap.get(new MyKey('Pankaj'));
      
      
      • 那就是为何 String 和 Integer 被作为 HashMap 的 key 大量使用。

    ? HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方?

    为了能让 HashMap 存取高效,尽量较少碰撞,也就是要尽量把数据分配均匀,每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。

    这个算法应该如何设计呢?我们首先可能会想到采用 % 取余的操作来实现。但是,重点来了:

    • 取余(%)操作中如果除数是 2 的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作(也就是说 hash % length == hash & (length - 1) 的前提是 length 是 2 的 n 次方;)。
    • 并且,采用二进制位操作 &,相对于 % 能够提高运算效率,

    这就解释了 HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方。

    HashSet 的工作原理是什么?

    HashSet 是构建在 HashMap 之上的 Set hashing 实现类。让我们直接撸下源码,代码如下:

    // HashSet.java
    
    private transient HashMap<E,Object> map;
    
    private static final Object PRESENT = new Object();
    
    
    • map 属性,当我们创建一个 HashMap 对象时,其内部也会创建一个 map 对象。后续 HashSet 所有的操作,实际都是基于这个 map 之上的封装。

    • PRESENT 静态属性,所有 map 中 KEY 对应的值,都是它,避免重复创建。

    • OK ,再来看一眼 add 方法,代码如下:

      // HashSet.java
      
      public boolean add(E e) {
          return map.put(e, PRESENT) == null;
      }
      
      
      • 是不是一目了然。

    ? HashSet 如何检查重复?

    艿艿:正如我们上面看到 HashSet 的实现原理,我们自然可以推导出,HashMap 也是如何检查重复滴。

    如下摘取自 《Head First Java》 第二版:

    当你把对象加入 HashSet 时,HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置,同时也会与其他加入的对象的hashcode值作比较。

    • 如果没有相符的 hashcode ,HashSet会假设对象没有重复出现。
    • 但是如果发现有相同 hashcode 值的对象,这时会调用 equals 方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。
      • 如果两者相同,HashSet 就不会让加入操作成功。
      • 如果两者不同,HashSet 就会让加入操作成功

    【详细可以查看java基础系列】

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  • java集合面试题

    2020-12-22 19:21:50
    java集合面试题 集合简图 - Collection接口 List接口:有序可重复,保持了每个元素的插入顺序。即输出顺序就是输入顺序 1. ArrayList:底层是Object[]数组,查找快,增删慢,实现了RandomAcces可进行随机查找 2....

    java集合面试题

    在这里插入图片描述集合简图

    - Collection接口

     List接口:有序可重复,保持了每个元素的插入顺序。即输出顺序就是输入顺序 
       1. ArrayList:底层是Object[]数组,查找快,增删慢,实现了RandomAcces可进行随机查找
       2. LinkedList:底层是链表,增删快,查找慢
    
     Set接口:无序不可重复容器,无法保证每个元素的存储顺序
       1. HashSet:底层是HashMap
       2. LinkedHashSet:底层是LinkedHashMap
       3. SortedSet接口:
    	TreeSet实现类: 保证有序,通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序
     	
    

    - Map接口:key,value键值对

    HashMap:非线程安全,基于哈希表实现。JDK1.8之前采用数组+链表的方式存储,数组是HashMap的主体,链表是为了解决冲突,JDK1.8之后采用数组+链表+红黑树的形式,当链表的长度大于阈值(默认8),会将链表转换成红黑树


    LinkedHashMap:继承自HashMap,底层依旧是数组+链表+红黑树的形式,并在此基础上增加了一条双向链表,使数据可以保持键值对的插入顺序


    HashTable:数组+链表的形式,数组是主体链表是为了解决hash冲突


    TreeMap:红黑树的实现

    JDK1.7 HashMap采用数组+链表
    在这里插入图片描述
    JDK1.8采用数组+链表+红黑树
    在这里插入图片描述

    ConcurrentHashMap与HashMap的区别

    底层数据结构:
    JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采用分段数组+链表的方式实现
    JDK1.8采用数组+链表+红黑树
    实现线程安全的方式
    JDK1.7,ConcurrentHashMap对整个桶进行了分割分段,每一把锁只锁其中的一段,多线程访问处于不同分段的数据就不存在锁竞争的问题,提高了并发访问率。
    JDK1.8采用数组+链表+红黑树的结构,并发控制使用synchronized和CAS来操作

    JDK1.7ConcurrentHashMap分段锁
    在这里插入图片描述
    JDK1.8ConcurrentHashMap(TreeBin: 红⿊⼆叉树节点 Node: 链表节点)
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • java集合 面试题

    2020-06-27 15:20:25
    HashMap 排序,上机。 已知一个HashMap<Integer, User>集合,User 有name (String) 和age (int) 属性。请写一个方法实现对HashMap的排序功能,该访法...注意:要做出这道必须对集合的体系结构非常的熟悉..
    1. HashMap 排序题,上机题
      已知一个HashMap<Integer, User>集合,User 有name (String) 和age (int) 属性。请写一个方法实现对HashMap的排序功能,该访法接收HashMap<Integer, User> 为形参,返回类型为HashMap<Integer, User> ,
      要求对HashMap中的User的age倒序进行排序。排序时key=value键值对不得拆散。
      注意:要做出这道题必须对集合的体系结构非常的熟悉。HashMap 本身就是不可排序的,但是该道题偏偏让给HashMap排序,那我们就得想在API中有没有这样的Map结构是有序的,LinkedHashMap, 对的,就是他,他是
      Map结构,也是链表结构,有序的,更可喜的是他是HashMap的子类,我们返回LinkedHashMap <Integer,User>即可,还符合面向接口(父类编程的思想)。
      但凡是对集合的操作,我们应该保持一个原则就是能用JDK中的API就有JDK中的API,比如排序算法我们不应该去用冒泡或者选择,而是首先想到用Collections集合工具类。
      在这里插入图片描述

    2. 请问ArrayList、HashSet、 HashMap 是线程安全的吗?如果不是我想要线程安全的集合怎么办?
      都不是
      在集合中Vector和HashTable 倒是线程安全的。你打开源码会发现其实就是把各自核心方法添加上了synchronized关键字。
      上面几个函数都有对应的返回值类型,传入什么类型返回什么类型。打开源码其实实现原理非常简单,就是将集合的核心方法添加上了synchronized关键字。

    3. ArrayList 内部用什么实现的?
      (回答这样的问题,不要只回答个皮毛,可以再介绍一下ArrayList内部是如何实现数组的增加和删除的,因为数组在创建的时候长度是固定的,那么就有个问题我们往ArrayList中不断的添加对象,它是如何管理这些数组呢? )
      ArrayList内部是用Object[]实现的。接下来我们分别分析ArrayList的构造、add、 remove、 clear 方法的实现原理。
      默认数组长度为10
      一、构造函数
      1)空参构造
      在这里插入图片描述
      array是一个 Object[]类型。当我们new 一个空参构造时系统调用了EmptyArray.OBJECT属性, EmptyArray仅仅是一个系统的类库,该类源码如下:
      在这里插入图片描述也就是说当我们new一个空参ArrayList 的时候,系统内部使用了一个new Object[0]数组。
      2)带参构造1
      在这里插入图片描述在这里插入图片描述
      该构造函数传入一个int值,该值作为数组的长度值。如果该值小于0,则抛出一个运行时异常。如果等于0,则使用一个空数组,如果大于0,则创建一个长度为该值的新数组。
      3)带参构造2
      在这里插入图片描述
      如果调用构造函数的时候传入了一个Collection 的子类,那么先判断该集合是否为null,为null则抛出空指针异常。如果不是则将该集合转换为数组a,然后将该数组赋值为成员变量array,将该数组的长度作为成员变量size.这里面它先判断a.getClass是否等于0bjectl].class,其实一般都是相等的,我也暂时没想明白为什么多加了这个判断,toArray方法是Collection接口定义的,因此其所有的子类都有这样的方法,list集合的toArray和Set集合的toArray返回的都是Object[]数组。
      二、add方法
      add方法有两个重载,这里只研究最简单的那个。
      在这里插入图片描述
      1、首先将成员变量array赋值给局部变量a,将成员变量size赋值给局部变量s。
      2、判断集合的长度s是否等于数组的长度(如果集合的长度已经等于数组的长度了,说明数组已经满了,该重新分配新数组了),重新分配数组的时候需要计算新分配内存的空间大小,如果当前的长度小于MIN_ CAPACITY_ INCREMENT/2 (这个常量值是12,除以2就是6,也就是如果当前集合长度小于6)则分配12个长度,如果集合长度大于6则分配当前长度s的一半长度。这里面用到了三元运算符和位运算, s >> 1,意思就是将s往右移1位,相当于s=s/2,只不过位运算是效率最高的运算。
      3、将新添加的object对象作为数组的a[s]个元素。
      4、修改集合长度size为s+1
      5、modCotun++ ,该变量父类中声明的,用于记录集合修改的次数,记录集合修改的次数是为了防止在用迭代器迭代集合时避免并发修改异常,或者说用于判断是否出现并发修改异常的。
      6、return true,这个返回值意义不大,因为一直返回true,除非报了一个运行时异常。
      三、remove 方法
      remove方法有两个重载,我们只研究remove (int index)方法。
      在这里插入图片描述
      1、 先将成员变量array和size赋值给局部变量a和s。
      2、判断形参index是否大于等于集合的长度,如果成了则抛出运行时异常
      3、获取数组中脚标为index的对象result,该对象作为方法的返回值
      4、调用System的arraycopy函数,拷贝原理如下图所示。
      在这里插入图片描述
      5、接下来就是很重要的一个工作,因为删除了一个元素,而且集合整体向前移动了一位,因此需要将集合最后一个元素设置为null, 否则就可能内存泄露。
      6、重新给成员变量array和size赋值
      7、记录修改次数
      8、返回删除的元素(让用户再看最后一眼)

      四、clear 方法
      在这里插入图片描述如果集合长度不等于0,则将所有数组的值都设置为null,然后将成员变量size设置为0即可,最后让修改记录加1。

    4. 并发集合和普通集合如何区别?
      并发集合常见的有ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentLinkedDeque等。并发集合位于java.util.concurrent 包下,是jdk1.5 之后才有的
      在java中有普通集合、同步(线程安全) 的集合、并发集合。普通集合通常性能最高,但是不保证多线程的安全性和并发的可靠性。线程安全集合仅仅是给集合添加了synchronized同步锁,严重牺牲了性能,而且对并发的效率就更低了,并发集合则通过复杂的策略不仅保证了多线程的安全又提高的并发时的效率。
      ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现,默认构造同样有initialCapacity和loadFactor属性,不过还多了一个concurrencyLevel属性,三属性默认值分别为16、0.75 及16。其内部使用锁分段技术,维持这锁
      Segment的数组,在Segment数组中又存放着Entity[数组,内部hash算法将数据较均匀分布在不同锁中。
      put操作:并没有在此方法上加上synchronized,首先对key.hashcode进行hash操作,得到key的hash值。
      hash操作的算法和map也不同,根据此hash值计算并获取其对应的数组中的Segment对象(继承自ReentrantLock),接着调用此Segment对象的put方法来完成当前操作。

    5. List 的三个子类的特点
      ArrayList底层结构是数组,底层查询快,增删慢。
      LinkedList底层结构是链表型的,增删快,查询慢。
      voctor底层结构是数组 线程安全的,增删慢查询慢。

    6. List 和Map、Set 的区别
      6.1结构特点
      List和Set是存储单列数据的集合,Map是存储键和值这样的双列数据的集合; List 中存储的数据是有顺序,并允许重复; Map 中存储的数据是没有顺序的,其键是不能重复的,它的值是可以有重复的,Set 中存储的数据是无
      序的,且不允许有重复,但元素在集合中的位置由元素的hashcode决定,位置是固定的(Set 集合根据hashcode来进行数据的存储,所以位置是固定的,但是位置不是用户可以控制的,所以对于用户来说set中的元素还是无序的) ;
      6.2实现类
      List接口有三个实现54444444444类

      1. LinkedList:基于链表实现,链表内存是散乱的,每一个元素存储本身内存地址的同时还存储下一个元素的地址。链表增删快,查找慢;
      2. ArrayList: 基于数组实现,非线程安全的,效率高,便于索引,但不便于插入删除;
      3. Vector: 基于数组实现,线程安全的,效率低。

      Map接口有三个实现类

      1. HashMap:基于hash表的Map接口实现,非线程安全,高效,支持null值和null键;
      2. HashTable:线程安全,低效,不支持null值和null键; LinkedHashMap: 是HashMap的一个子类,保存了记录的插入顺序;
      3. SortMap 接口: 实现类TreeMap, 能够把它保存的记录根据键排序,默认是键值的升序排序。

      Set接口有两个实现类

      1. HashSet: 底层是由HashMap实现,不允许集合中有重复的值,使用该方式时需要重写equals0和hashCode()方法;
      2. LinkedHashSet: 继承与HashSet,同时又基于LinkedHashMap来进行实现,底层使用的是LinkedHashMp。

      6.3 区别
      List集合中对象按照索引位置排序,可以有重复对象,允许按照对象在集合中的索引位置检索对象,例如通过list.get()方法来获取集合中的元素;
      Map中的每一个元素包含一个键和一个值,成对出现,键对象不可以重复,值对象可以重复;
      Set 集合中的对象不按照特定的方式排序,并且没有重复对象,但它的实现类能对集合中的对象按照特定的方式排序,例如TreeSet类,可以按照默认顺序,也可以通过实现Java.util.Comparator接口来自定义排序
      方式。

    7. HashMap 和HashTable 有什么区别?
      HashMap是线程不安全的,HashMap是将键映射到值得对象,不允许键值重复允许空键和空值:由于非线程安全,HashMap的效率要较HashTable的效率高一些
      HashTable是线程安全的一个集合,不允许null值作为一个key值或者Value值;多个线程访问时不需要自己为它的方法实现同步而HashMap在被多个线程访问的时候需要自己为它的方法实现同步;

    8. 数组和链表分别比较适合用于什么场景,为什么?
      ** 数组和链表的区别**
      数组是将元素在内存中连续存储的;它的优点:因为数据是连续存储的,内存地址连续,所以在查找数据的时候效率较高;它的缺点:在存储之前,我们需要申请一块连续的内存空间,并且在编译的时候就必须确定好它的空间的大小。在运行的时候空间的大小是无法随着你的需要进行增加和减少而改变的,当数据两比较大的时候,有可能会出现越界的情况,数据比较小的时候,又有可能会浪费掉内存空间。在改变数据个数时,增加、插入、删除数据效率比较低
      链表是动态申请内存空间,不需要像数组需要提前申请好内存的大小,链表只需在用的时候申请就可以,根据需要来动态申请或者删除内存空间,对于数据增加和删除以及插入比数组灵活。还有就是链表中数据在内存中可以在任意的位置,通过应用来关联数据(就是通过存在元素的指针来联系)

    9. Java 中ArrayList和Linkedlist区别?
      ArrayList和Vector使用了数组的实现,可以认为ArrayList或者Vector封装了对内部数组的操作,比如向数组中添加,删除,插入新的元素或者数据的扩展和重定向。
      LinkedList使用了循环双向链表数据结构。与基于数组的ArrayList相比,这是两种截然不同的实现技术,这也决定了它们将适用于完全不同的工作场景。
      LinkedList链表由一系列表项连接而成。一个表项总是包含3个部分:元素内容,前驱表和后驱表,如图所示:
      在这里插入图片描述
      在下图展示了一个包含3个元素的LinkedList 的各个表项间的连接关系。在JDK的实现中,无论LikedList否为空,链表内部都有一个header项,它既表示链表的开始,也表示链表的结尾。表项header的后驱表项便是链表中第一个元素, 项header的前驱表项便是链表中最后一个元素。
      在这里插入图片描述

    10. List a=new ArrayList()和ArrayList a =new ArrayList()的区别?
      List list = new ArrayList();这句创建了一个ArrayList的对象后把上溯到了List。此时它是一个List对象了,有些ArrayList有但是List 没有的属性和方法,它就不能再用了。
      ArrayList list =new ArrayList();创建一对象则保留 了ArrayList的所有属性。所以需要用到ArrayList独有的方法的时候不能用前者。实例代码如下:
      在这里插入图片描述

    11. Collection 和Map的集成体系
      在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    12. Map中的key和value可以为null么?
      HashMap对象的key. value 值均可为null.
      HahTable对象的key、value 值均不可为null.
      且两者的的key值均不能重复,若添加key相同的键值对,后面的value会自动覆盖前面的value,但不会报错。

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  • JAVA 集合面试题

    2019-08-02 17:11:18
    Collection和Collections的区别? 1、Collection 是一个集合...Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。 2、Collections 是一个包装...

    Collection和Collections的区别?
                1、Collection 是一个集合接口。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 
                    类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。
                2、Collections 是一个包装类。它包含有各种有关集合操作的静态多态方法。此类不能实例化,
                    就像一个工具类,服务于Java的Collection框架。
                Collections 是一个包装类,Collection 表示一组对象,这些对象也称为 collection 的元素。
                    一些 collection 允许有重复的元素,而另一些则不允许,一些 collection 是有序的,而另一些则是无序的。

    展开全文
  • 2.java集合面试题

    2021-02-06 22:49:42
    java集合面试题
  • java 集合面试题

    千次阅读 2017-07-27 14:24:32
    下列说法正确的是()  A. LinkedList继承自List B. AbstractSet继承自Set C....解析:下面是一张下载的 Java 中的集合类型的继承关系图,一目了然。 collection 2 ArrayList list = new ArrayList
  • 下面进入主题大概的流程是这样吧 框架——》Java基础——》神奇宝贝之崛起说明这是一个JAVA的数组集合的练习中的题目,求助! 设计一个Java程序,要求Collection是所有集合类的父类。。。。Collections是工具类,...
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