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40道java集合面试题含答案（很全）
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点击下载《40道java集合面试题含答案（很全）》 1. 什么是集合 集合就是一个放数据的容器，准确的说是放数据对象引用的容器集合类存放的都是对象的引用，而不是对象的本身集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。 2. 集合的特点集合的特点主要有如下两点： 集合用于存储对象的容器，对象是用来封装数据，对象多了也需要存储集中式管理。和数组对比对象的大小不确定。因为集合是可变长度的。数组需要提前定义大小 3. 集合和数组的区别 数组是固定长度的；集合可变长度的。数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。 4. 使用集合框架的好处容量自增长； 提供了高性能的数据结构和算法，使编码更轻松，提高了程序速度和质量； 可以方便地扩展或改写集合，提高代码复用性和可操作性。 通过使用JDK自带的集合类，可以降低代码维护和学习新API成本。 5. 常用的集合类有哪些？Map接口和Collection 接口是所有集合框架的父接口： Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口 Map接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等 Set接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等 List接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等 6. List，Set，Map三者的区别？
Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，Collection集合的子接口有Set、List、Queue三种子接口。我们比较常用的是Set、List，Map接口不是collection的子接口。 Collection集合主要有List和Set两大接口 List：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及TreeSet。 Map是一个键值对集合，存储键、值和之间的映射。 Key无序，唯一；value 不要求有序，允许重复。Map没有继承于Collection接口，从Map集合中检索元素时，只要给出键对象，就会返回对应的值对象。Map 的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap 7. 集合框架底层数据结构Collection List Arraylist： Object数组 Vector： Object数组 LinkedList： 双向循环链表 Set HashSet（无序，唯一）：基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素 LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承与 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。) Map HashMap： JDK1.8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）.JDK1.8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。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） 8. 哪些集合类是线程安全的？ Vector：就比Arraylist多了个 synchronized （线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用。hashTable：就比hashMap多了个synchronized (线程安全)，不建议使用。ConcurrentHashMap：是Java5中支持高并发、高吞吐量的线程安全HashMap实现。它由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment数组在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键-值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组， Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构；一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素；每个Segment守护着一个HashEntry数组里的元素，当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。（推荐使用） 9. 怎么确保一个集合不能被修改？可以使用 Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合，这样改变集合的任何操作都会抛出 Java. lang. UnsupportedOperationException 异常。 示例代码如下： List list = new ArrayList(); list. add("x"); Collection clist = Collections. unmodifiableCollection(list); clist. add("y"); // 运行时此行报错 System. out. println(list. size()); 10. 迭代器 Iterator 是什么？Iterator 接口提供遍历任何 Collection 的接口。我们可以从一个 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，迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。因为所有Collection接继承了Iterator迭代器。 11. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？ Iterator 可以遍历 Set 和 List 集合，而 ListIterator 只能遍历 List。Iterator 只能单向遍历，而 ListIterator 可以双向遍历（向前/后遍历）。ListIterator 实现 Iterator 接口，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。 12. 遍历一个 List 有哪些不同的方式？每种方法的实现原理是什么？Java 中 List遍历的最佳实践是什么？遍历方式有以下几种： for 循环遍历，基于计数器。在集合外部维护一个计数器，然后依次读取每一个位置的元素，读取到最后一个元素后停止。 迭代器遍历，Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式，目的是屏蔽不同数据集合的特点，统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。 foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现，使用时不需要显式声明Iterator 或计数器。优点是代码简洁，不易出错；缺点是只能做简单的遍历，不能在遍历过程中操作数据集合，例如删除、替换。 最佳实践： Java Collections 框架中提供了一个 RandomAccess 接口，用来标记 List 实现是否支持 Random Access。如果一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持 Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为 O(1)，如ArrayList。如果没有实现该接口，表示不支持 Random Access，如LinkedList。推荐的做法就是，支持 Random Access 的列表可用 for 循环遍历，否则建议用 Iterator 或foreach 遍历。 13. 说一下 ArrayList 的优缺点ArrayList的优点如下： ArrayList 底层以数组实现，是一种随机访问模式。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口，因此查找的时候非常快。ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。ArrayList 的缺点如下： 删除元素的时候，需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能。插入元素的时候，也需要做一次元素复制操作，缺点同上。ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。 14. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？数据结构实现：ArrayList 是动态数组的数据结构实现，而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。 随机访问效率：ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高，因为 LinkedList 是线性的数据存储方式，所以需要移动指针从前往后依次查找。 增加和删除效率：在非首尾的增加和删除操作，LinkedList 要比 ArrayList 效率要高，因为ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。 内存空间占用：LinkedList 比 ArrayList 更占内存，因为 LinkedList 的节点除了存储数据，还存储了两个引用，一个指向前一个元素，一个指向后一个元素。 线程安全：ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全； 综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用 ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用 LinkedList。 LinkedList 的双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。 15. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？ 这两个类都实现了 List 接口（List 接口继承了 Collection 接口），他们都是有序集合 线程安全：Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步，是线程安全的，而 ArrayList 是非线程安全的。性能：ArrayList 在性能方面要优于 Vector。扩容：ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量，只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍，而 ArrayList 只会增加 50%。 Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。Arraylist不是同步的，所以在不需要保证线程安全时时建议使用Arraylist。 16.插入数据时，ArrayList、LinkedList、Vector谁速度较快？阐述ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性？ ArrayList和Vector 底层的实现都是使用数组方式存储数据。数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢。Vector 中的方法由于加了 synchronized 修饰，因此 Vector 是线程安全容器，但性能上较ArrayList差。LinkedList 使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可，所以 LinkedList 插入速度较快。 17. List 和 Set 的区别 List ， Set 都是继承自Collection 接口List 特点：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。Set 特点：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及TreeSet。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：检索元素效率低下，删除和插入效率高，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，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变 18. 说一下 HashSet 的实现原理？HashSet 是基于 HashMap 实现的，HashSet的值存放于HashMap的key上，HashMap的value统一为present，因此 HashSet 的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层HashMap 的相关方法来完成，HashSet 不允许重复的值。 19. HashSet如何检查重复？HashSet是如何保证数据不可重复的？ 向HashSet 中add ()元素时，判断元素是否存在的依据，不仅要比较hash值，同时还要结合equles 方法比较。HashSet 中的add ()方法会使用HashMap 的put()方法。HashMap 的 key 是唯一的，由源码可以看出 HashSet 添加进去的值就是作为HashMap 的key，并且在HashMap中如果K/V相同时，会用新的V覆盖掉旧的V，然后返回旧的V。所以不会重复（ HashMap 比较key是否相等是先比较hashcode 再比较equals ）。hashCode（）与equals（）的相关规定： 如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的，hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值 两个对象相等，对两个equals方法返回true 两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的 综上，equals方法被覆盖过，则hashCode方法也必须被覆盖 hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。 ==与equals的区别 ==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间，equals是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同 ==是指对内存地址进行比较，equals()是对字符串的内容进行比较 20. HashSet与HashMap的区别 HashMapHashSet实现了Map接口实现Set接口存储键值对仅存储对象调用put（）向map中添加元素调用add（）方法向Set中添加元素HashMap使用键（Key）计算HashcodeHashSet使用成员对象来计算hashcode值，对于两个对象来说hashcode可能相同，所以equals()方法用来判断对象的相等性，如果两个对象不同的话，那么返回falseHashMap相对于HashSet较快，因为它是使用唯一的键获取对象HashSet较HashMap来说比较慢 21. 什么是Hash算法哈希算法是指把任意长度的二进制映射为固定长度的较小的二进制值，这个较小的二进制值叫做哈希值。 22. 什么是链表链表是可以将物理地址上不连续的数据连接起来，通过指针来对物理地址进行操作，实现增删改查等功能。链表大致分为单链表和双向链表 单链表:每个节点包含两部分，一部分存放数据变量的data，另一部分是指向下一节点的next指针
双向链表:除了包含单链表的部分，还增加的pre前一个节点的指针
HashMap概述： HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。 HashMap的数据结构： 在Java编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。 HashMap 基于 Hash 算法实现的 当我们往HashMap中put元素时，利用key的hashCode重新hash计算出当前对象的元素在数组中的下标 存储时，如果出现hash值相同的key，此时有两种情况。 如果key相同，则覆盖原始值； 如果key不同（出现冲突），则将当前的key-value放入链表中 获取时，直接找到hash值对应的下标，在进一步判断key是否相同，从而找到对应值。 理解了以上过程就不难明白HashMap是如何解决hash冲突的问题，核心就是使用了数组的存储方式，然后将冲突的key的对象放入链表中，一旦发现冲突就在链表中做进一步的对比。 需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化，当链表中的节点数据超过八个之后，该链表会转为红黑树来提高查询效率，从原来的O(n)到O(logn)。 24. HashMap的put方法的具体流程？当我们put的时候，首先计算 key 的 hash 值，这里调用了 hash 方法， hash方法实际是让key.hashCode() 与 key.hashCode()>>>16 进行异或操作，高16bit补0，一个数和0异或不变，所以 hash 函数大概的作用就是：高16bit不变，低16bit和高16bit做了一个异或，目的是减少碰撞。按照函数注释，因为bucket数组大小是2的幂，计算下标 index = (table.length - 1) & hash ，如果不做 hash 处理，相当于散列生效的只有几个低 bit 位，为了减少散列的碰撞，设计者综合考虑了速度、作用、质量之后，使用高16bit和低16bit异或来简单处理减少碰撞，而且JDK8中用了复杂度 O（logn）的树结构来提升碰撞下的性能。 25. HashMap的扩容操作是怎么实现的？在jdk1.8中，resize方法是在hashmap中的键值对大于阀值时或者初始化时，就调用resize方法进行扩容； 每次扩展的时候，都是扩展2倍； 扩展后Node对象的位置要么在原位置，要么移动到原偏移量两倍的位置。 在putVal()中，我们看到在这个函数里面使用到了2次resize()方法，resize()方法表示的在进行第一次初始化时会对其进行扩容，或者当该数组的实际大小大于其临界值值(第一次为12)，这个时候在扩容的同时也会伴随的桶上面的元素进行重新分发，这也是JDK1.8版本的一个优化的地方，在1.7中，扩容之后需要重新去计算其Hash值，根据Hash值对其进行分发，但在1.8版本中，则是根据在同一个桶的位置中进行判断(e.hash & oldCap)是否为0，重新进行hash分配后，该元素的位置要么停留在原始位置，要么移动到原始位置+增加的数组大小这个位置上。 26. HashMap是怎么解决哈希冲突的？什么是哈希？ Hash，一般翻译为“散列”，也有直接音译为“哈希”的， Hash就是指使用哈希算法是指把任意长度的二进制映射为固定长度的较小的二进制值，这个较小的二进制值叫做哈希值。 什么是哈希冲突？ 当两个不同的输入值，根据同一散列函数计算出相同的散列值的现象，我们就把它叫做碰撞（哈希碰撞）。 HashMap的数据结构 在Java中，保存数据有两种比较简单的数据结构：数组和链表。 数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难； 链表的特点是：寻址困难，但插入和删除容易； 所以我们将数组和链表结合在一起，发挥两者各自的优势，就可以使用俩种方式：链地址法和开放地址法可以解决哈希冲突： 链表法就是将相同hash值的对象组织成一个链表放在hash值对应的槽位；开放地址法是通过一个探测算法，当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位。但相比于hashCode返回的int类型，我们HashMap初始的容量大小DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 |
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