java集合面试题目

1、常用集合框架图:

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说明:
Collection接口是集合类的根接口,Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了两个接口,就是Set和List。Set中不能包含重复的元素。List是一个有序的集合,可以包含重复的元素,提供了按索引访问的方式。

Map是Java.util包中的另一个接口,它和Collection接口没有关系,是相互独立的,但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key,但是可以包含相同的value。

Iterator,所有的集合类,都实现了Iterator接口,这是一个用于遍历集合中元素的接口,主要包含以下三种方法:
1.hasNext()是否还有下一个元素。
2.next()返回下一个元素。
3.remove()删除当前元素。

2、集合与数组:

数组:可以存储基本类型和引用类型。但是其长度固定。

集合:存储Object对象(基本类型会被转成相应的包装类存储,对象类型可以不一样),长度可变。

3、List,Set,Map介绍:

1、List(有序、可重复)
List里存放的对象是有序的,同时也是可以重复的,List关注的是索引,拥有一系列和索引相关的方法。

2、Set(无序、不能重复)
Set里存放的对象是无序,不能重复的,集合中的对象不按特定的方式排序,只是简单地把对象加入集合中。

3、Map(键值对、键唯一、值不唯一)
Map集合中存储的是键值对,键不能重复,值可以重复。

4、集合的遍历:

在类集中提供了以下四种的常见输出方式:

1)Iterator:迭代输出,是使用最多的输出方式(单向遍历)。

2)ListIterator:是Iterator的子接口,专门用于输出List中的内容(双向遍历)。

3)foreach输出:JDK1.5之后提供的新功能,可以输出数组或集合。

4)普通for循环

5、List集合:

接口继承了Collection接口以定义一个允许重复项的有序集合。

一般有2种List,一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素,另一种是更强大的LinkedList,他并不是为了快速随机访问而设计的,而是具有一套更通用的方法

List最重要的特点就是:它保证维护元素特定的顺序,List为Collection添加了很多方法,使得能够向List中间插入语移除元素。

ArrayList:由数组实现的List,允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。

LinkedList:对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除的开销并不大,随机访问则行对较慢,(使用ArrayList代替)还有下列方法:addFirst(),addLast(),getFirst(),getLast(),removeFirst(),romoveLast().这些方法使得LinkedList可以当作堆栈,队列和双向队列使用。

ArrayList 和 LinkedList 的区别:
底层实现不同:
最明显的区别是 ArrrayList底层的数据结构是数组,支持随机访问,而 LinkedList 的底层数据结构是双向链表,不支持随机访问。

操作元素不同:
对于频繁查询的操作优先选用ArrayList (数组可以根据索引查询,效率高);而对于频繁增删元素操作优先选用
LinkedList ,因为链表增删效率高

ArrayList 和 Vector 的区别:

Vector是同步的,而ArrayList不是。然而,如果你寻求在迭代的时候对列表进行改变,你应该使用CopyOnWriteArrayList。

ArrayList比Vector快,它因为有同步,不会过载。

ArrayList更加通用,因为我们可以使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。

6、Map集合:

实现类:HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap

HashMap

HashMap是最常用的Map,它根据键的HashCode值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度,遍历时,取得数据的顺序是完全随机的。因为键对象不可以重复,所以HashMap最多只允许一条记录的键为Null,允许多条记录的值为Null,是非同步的

Hashtable

Hashtable与HashMap类似,是HashMap的线程安全版,它支持线程的同步,即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢,它继承自Dictionary类,不同的是它不允许记录的键或者值为null,同时效率较低。

HashMap 和 Hashtable 区别:

hashTable同步的,而HashMap是非同步的,效率上HashMap 比hashTable要高。

hashMap允许空键值,而hashTable不允许。

ConcurrentHashMap

线程安全,并且锁分离。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的hash table,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上,它们就可以并发进行。

LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iteraor遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的,在遍历的时候会比HashMap慢,有HashMap的全部特性。

TreeMap

TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序(自然顺序),也可以指定排序的比较器,当用Iterator遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。不允许key值为空,非同步的;

map的遍历

第一种:Iterator iterator = map.keySet().iterator();

第二种:Iterator<Map.Entry<Object, Object>> iterator = map.entrySet().iterator();

第三种:Iterator iterator = map.values().iterator();

7、HashMap 的实现原理:

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是用来存储Key-Value键值对的一种集合,这个键值对也叫做Entry,而每个Entry都是存储在数组当中,因此这个数组就是HashMap的主干。 HashMap数组中的每一个元素的初始值都是NULL

当我们往Hashmap中put元素时,首先根据key的hashcode重新计算hash值,根绝hash值得到这个元素在数组中的位置(下标),如果该数组在该位置上已经存放了其他元素,那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放,其实HaspMap数组的每一个元素不止是一个Entry对象,也是一个链表的头节点,每一个Entry对象通过Next指针指向下一个Entry对象,这样,当新的Entry的hash值与之前的存在冲突时,只需要插入到对应点链表即可。 新加入的放在链头,最先加入的放入链尾(jdk7的方式是头插法,jdk8是尾插法,即新进入的元素插入到链尾).如果数组中该位置没有元素,就直接将该元素放到数组的该位置上。

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且数组长度大于64时,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)

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8、主要实现类区别小结:

Vector和ArrayList
1,vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而arraylist是线程异步的,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。
2,如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据,用vector有一定的优势。
3,如果查找一个指定位置的数据,vector和arraylist使用的时间是相同的,如果频繁的访问数据,这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动,这个时候就应该考虑到使用linklist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快,插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快。

Arraylist和Linkedlist
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据。

HashMap与TreeMap
1、 HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。
2、在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。
两个map中的元素一样,但顺序不一样,导致hashCode()不一样。
同样做测试:
在HashMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,false;
而在treeMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,true,说明,treeMap在equals()时是整理了顺序了的。

HashTable与HashMap
1、同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的。
2、HashMap允许存在一个为null的key,多个为null的value 。

3、hashtable的key和value都不允许为null。

9、Enumeration和Iterator接口的区别?

Enumeration的速度是Iterator的两倍,也使用更少的内存。Enumeration是非常基础的,也满足了基础的需要。但是,与Enumeration相比,Iterator更加安全,因为当一个集合正在被遍历的时候,它会阻止其它线程去修改集合。

迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者从集合中移除元素,而Enumeration不能做到。为了使它的功能更加清晰,迭代器方法名已经经过改善。

10、Iterater和ListIterator之间的区别:

(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只可以单向遍历,而LIstIterator可以双向遍历。

(3)ListIterator从Iterator接口继承,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。

11、实现数组和 List 之间的转换:

List转换成为数组:调用ArrayList的toArray()方法(list.toArray())。

数组转换成为List:调用Arrays的asList方法asList( Arrays.asList(arr))。

12、迭代器 Iterator 是什么?

迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。

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