面试必备：30道Java集合面试题及答案

Java集合框架是Java编程语言的基础，也是Java面试中非常重要的知识点。在这里，我列出了一些关于Java集合的重要问题和答案。1、什么是Java集合框架？说出集合框架的一些优点？集合存在于每种编程语言中，最初的Java版本包含几个集合类：Vector、Stack、HashTable和Array。随着集合的广泛使用，Java1.2提出了集合框架，包括所有的集合接口、实现和算法。Java在确保线程安全的同时，在使用泛型和并发集合类方面取得了长足的进步。它还在Java并发包中包括阻塞接口及其实现。集合框架的一些优点如下：通过使用核心集合类而不是实现我们自己的集合类来降低开发成本。使用经过良好测试的集合框架类可以提高代码质量。使用JDK自带的集合类可以降低代码维护成本。可重用性和可操作性。2.泛型在集合框架中有什么优势？Java1.5引入了泛型，所有集合接口和实现都广泛使用它。泛型允许我们为集合提供它可以容纳的对象类型，因此如果您添加任何其他类型的元素，它将在编译时抛出错误。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为您将在编译时收到错误消息。泛型还使代码更简洁，我们不需要使用显式强制转换和instanceOf运算符。它还具有运行时优势，因为不会生成经过类型检查的字节码指令。3、Java集合框架有哪些基本接口？集合是集合层次结构的根接口。集合表示一组对象，这些对象是它的元素。Java平台不提供此接口的任何直接实现。Set是一个不能包含重复元素的集合。此接口对数学集合抽象进行建模，并用于表示集合，如一副纸牌。List是一个有序的集合，可以包含重复的元素。您可以通过其索引访问任何元素。List更像是一个长度动态变化的数组。Map是将键映射到值的对象。Map不能包含重复的键：每个键最多可以映射一个值。其他一些接口是Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。4、为什么Collection不继承Cloneable和Serializable接口？Collection接口指定了一组对象，这些对象是它的元素。如何维护这些元素是由Collection的具体实现决定的。例如，某些Collection实现（例如List）允许重复元素，而其他实现（例如Set）则不允许。许多Collection实现都有一个公共的克隆方法。但是，将它放在集合的所有实现中也没有意义。这是因为Collection是一种抽象表示。重要的是执行。在处理具体实现时，克隆或序列化的语义和意义开始发挥作用。因此，实现应该决定如何克隆或序列化它，或者它是否可以被克隆或序列化。点此阅读一篇学习连载的文章。在所有实现中授权克隆和序列化，最终导致灵活性降低和限制增加。具体的实现应该决定它是否可以被克隆和序列化。点此阅读一篇学习连载的文章。5、为什么Map接口不继承Collection接口？尽管Map接口及其实现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没有意义，反之亦然。Map如果继承了Collection接口，元素到哪里去了？Map包含键值对，提供提取键或值列表集合的方法，但不符合“对象集”规范。6.什么是迭代器？Iterator接口提供了一个用于遍历任何Collection的接口。我们可以使用iterator方法从Collection中获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的枚举。迭代器允许调用者在迭代期间删除元素。7.Enumeration和Iterator接口有什么区别？Enumeration的速度是Iterator的两倍，而且使用的内存更少。枚举很基础，满足基本需求。但是，与Enumeration相比，Iterator更安全，因为在遍历集合时，它可以防止其他线程修改集合。迭代器取代了Java集合框架中的枚举。迭代器允许调用者从集合中移除元素，而枚举不能。改进了迭代器方法名称，使其功能更清晰。8、为什么没有像Iterator.add()这样的方法向集合中添加元素？语义不清楚。众所周知，Iterator协议不保证迭代的顺序。但是请注意，ListIterator不提供add操作，它可以确保迭代的顺序。9、为什么迭代器没有不移动光标直接获取下一个元素的方法？它可以在当前Iterator的顶层实现，但很少被使用。如果加在接口上，每一次继承都必须实现它，没有意义。10.Iterator和ListIterator有什么区别？(1)我们可以使用Iterator来遍历Set和List集合，而ListIterator只能遍历List。(2)Iterator只能向前遍历，而LIstIterator可以双向遍历。(3)ListIterator继承了Iterator接口，然后增加了一些额外的功能，比如添加一个元素，替换一个元素，获取前一个或后一个元素的索引位置。11.通过迭代器的fail-fast属性，你理解什么？每次我们尝试获取下一个元素时，Iteratorfail-fast属性都会检查当前集合结构中的任何更改。如果发现任何修改，它会抛出ConcurrentModificationException。Collection中的所有Iterator实现都设计为快速失败（并发集合类除外，例如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList）。12.fail-fast和fail-safe有什么区别？Iterator的fail-fast属性适用于当前集合，因此它不会受到集合中任何更改的影响。java.util包中的所有集合类都设计为fail-fast，而java.util.concurrent中的集合类都是fail-safe。Fall——快速迭代器抛出ConcurrentModificationException，fall——安全迭代器从不抛出ConcurrentModificationException。13.如何避免遍历集合？并发修改异常？我们可以使用并发集合类来避免在遍历集合时出现ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList而不是ArrayList。14、为什么没有Iterator接口的具体实现？Iterator接口定义了遍历集合的方法，但它的实现是集合实现类的责任。每个返回Iterator进行遍历的集合类都有自己的Iterator实现内部类。这允许集合类选择迭代器是快速故障还是故障安全的。例如，ArrayList迭代器是快速失败的，而CopyOnWriteArrayList迭代器是失败安全的。15.什么是UnsupportedOperationException？UnsupportedOperationException是一个异常，用于表示不支持该操作。它已广泛用于JDK类中。在集合框架中，java.util.Collections.UnmodifiableCollection将在所有添加和删除操作中抛出此异常。16.hashCode()和equals()方法的重要性是什么？HashMap使用Key对象的hashCode()和equals()方法来确定键值对的索引。点击此处了解它们之间的关系。当我们尝试从HashMap中获取值时，也会用到这些方法。如果这些方法没有正确实现，在这种情况下，两个不同的Key可能会产生相同的hashCode()和equals()输出，HashMap会认为它们相同并覆盖它们，而不是将它们存储在不同的地方。此外，所有不允许重复的集合类都使用hashCode()和equals()来查找重复项，因此正确实现它们很重要。equals()和hashCode()的实现应遵循以下规则：如果o1.equals(o2)，则o1.hashCode()==o2.hashCode()始终为真。如果o1.hashCode()==o2.hashCode()，并不意味着o1.equals(o2)为真。17、Map接口提供了哪些不同的集合视图？Map接口提供了三种集合视图：1)Setkeyset()：返回映射中包含的所有键的集合视图。集合由地图支持，对地图的更改反映在集合中，反之亦然。当迭代器遍历集合时，如果映射被修改（除了迭代器自己的删除操作），迭代器的结果将变为未定义。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作移除元素，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。2）Collectionvalues()：返回一个map中包含的所有值的Collection视图。此集合由地图支持，对地图的更改将反映在集合中，反之亦然。当迭代器遍历集合时，如果映射被修改（除了迭代器自己的删除操作），迭代器的结果将变为未定义。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作移除元素，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。3)Set>entrySet()：返回一个地图时钟中包含的所有映射的集合视图。此集合由地图支持，对地图的更改将反映在集合中，反之亦然。迭代器在遍历集合时，如果修改了map（除了迭代器本身的remove操作，以及迭代器返回的entry的setValue），迭代器的结果就会变成undefined。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作移除元素，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。18.HashMap和HashTable有什么区别？(1)HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许。(2)HashTable是同步的，HashMap不是。所以HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境。(3)LinkedHashMap，HashMap的子类，在Java1.4中引入。如果要遍历顺序，可以很方便地从HashMap切换到LinkedHashMap，但是HashTable不是这样的，它的顺序是不可预测的。(4)HashMap提供keySet的遍历，所以是fail-fast，而HashTable提供keyEnumeration的遍历，不支持fail-fast。(5)HashTable被认为是一个遗留类，如果你在迭代时寻求修改Map，你应该使用CocurrentHashMap。19.如何决定选择HashMap还是TreeMap？对于Map中的插入、删除、定位元素等操作，HashMap是最佳选择。但是，如果需要遍历有序的键集合，TreeMap是更好的选择。根据集合的大小，将元素添加到HashMap中并用TreeMap替换映射以进行有序键遍历可能会更快。20.ArrayList和Vector有什么异同？ArrayList和Vector在很多情况下非常相似。(1)两者都是基于索引的，内部由数组支持。(2)两者都维护插入的顺序，我们可以按照插入的顺序获取元素。(3)ArrayList和Vector的迭代器实现是快速失败的。(4)ArrayList和Vector都允许空值，也可以使用索引值对元素进行随机访问。以下是ArrayList和Vector之间的区别。(1)Vector是同步的，ArrayList不是。但是，如果您希望在迭代时对列表进行更改，则应使用CopyOnWriteArrayList。(2)ArrayList比Vector快，因为它有同步，不会被重载。(3)ArrayList更通用，因为我们可以使用Collections工具类轻松获取同步列表和只读列表。21.Array和ArrayList有什么区别？什么时候用Array比较合适？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。Array没有ArrayList提供那么多的函数，比如addAll、removeAll和iterator。尽管ArrayList显然是更好的选择，但有时Array更好用。(1)如果已经指定了链表的大小，大多数情况下是存储和遍历。(2)对于遍历原始数据类型，虽然Collections使用自动装箱来简化编码任务，但处理指定大小的原始类型列表也会变得非常慢。(3)如果要使用多维数组，使用[][]比使用List>更方便。22.ArrayList和LinkedList有什么区别？ArrayList和LinkedList都实现了List接口，但它们之间存在一些差异。1）ArrayList是Array支持的基于索引的数据结构，所以它提供了对元素的随机访问，复杂度为O(1)，而LinkedList存储的是一系列的节点数据，每个节点都与前一个节点相关，并与前一个节点相连下一个节点。所以，虽然有使用索引获取元素的方法，但是内部实现是从起点遍历，遍历到索引的节点，然后返回元素。时间复杂度为O(n)，比ArrayList慢。2）在LinkedList中插入、添加和删除元素比ArrayList更快，因为它不涉及改变数组的大小，或者在中间插入元素时更新索引。3）LinkedList比ArrayList更耗内存，因为LinkedList中的每个节点都存储了前后节点的引用。23.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。24.哪些集合类是线程安全的？Vector、HashTable、Properties、Stack都是同步类，因此是线程安全的，可以在多线程环境下使用。Java1.5并发API包括一些允许在迭代期间修改的集合类，并且因为它们都在集合克隆上工作，所以它们在多线程环境中是安全的。单击此处查看文章以了解什么线程是不安全的。25.什么是并发集合类？Java1.5并发包(java.util.concurrent)包含线程安全的集合类，允许在迭代时修改集合。迭代器被设计为快速失败并且会抛出ConcurrentModificationException。一些类是：CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。26.什么是队列和栈，并列出它们的区别？栈和队列都是用来预存数据的。java.util.Queue是一个接口，它的实现类在Java并发包中。队列允许对元素进行先进先出(FIFO)检索，但并非总是如此。Deque接口允许从两端检索元素。堆栈类似于队列，但它允许后进先出(LIFO)检索元素。Stack是从Vector扩展的类，而Queue是一个接口。27.什么是Collections类？java.util.Collections是一个实用程序类，仅包含操作或返回集合的静态方法。它包含用于操作集合、返回由指定集合支持的新集合等的多态算法。此类包含集合框架算法的方法，例如二进制搜索、排序、混洗和反转。28.Comparable和Comparator接口有什么区别？Comparable和Comparator接口用于对对象的集合或数组进行排序。Comparable接口用于提供对象的自然排序，我们可以使用它来提供基于单一逻辑的排序。Comparator接口用于提供不同的排序算法，我们可以选择我们需要使用的Comparator来对给定的对象集合进行排序。29.我们如何对一组对象进行排序？如果我们需要对对象数组进行排序，可以使用Arrays.sort()方法。如果我们需要对对象列表进行排序，我们可以使用Collection.sort()方法。这两个类都有一个重载方法sort()用于自然排序（使用Comparable）或基于条件的排序（使用Comparator）。Collections内部使用数组排序的方式，所以除了Collections需要时间将列表转换为数组外，两者的性能是一样的。30.当集合作为参数传递给函数时，如何保证函数不能修改它？我们可以使用Collections.unmodifiableCollection(Collectionc)方法在将其作为参数传递之前创建一个只读集合，这将确保任何改变集合的操作都会抛出UnsupportedOperationException。