Java基础面试题

ArrayList 和 Vector 的区别。

ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。Veator中的方法是同步方法（Synchronized修饰），因此ArrayList执行效率相对较高。

 

说说 ArrayList,Vector, LinkedList 的存储性能和特性。

ArrayList和Vector底层使用数组进行数据存储，查询快，增删慢，区别在于ArrayList是线程不安全的。当需要扩容时，Vector增加一倍，而ArrayList增加原来的一半。

LinkedList底层基于链表进行数据存储，查询慢，但增删快，主要适用增删较多的场景。

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

fail-fast和fail-safe的区别： 

fail-safe允许在遍历的过程中对容器中的数据进行修改，而fail-fast则不允许。

fail-fast ( 快速失败 )

fail-fast:直接在容器上进行遍历，在遍历过程中，一旦发现容器中的数据被修改了，会立刻抛出ConcurrentModificationException异常导致遍历失败。java.util包下的集合类都是快速失败机制的, 常见的的使用fail-fast方式遍历的容器有HashMap和ArrayList等。

在使用迭代器遍历一个集合对象时,比如增强for,如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改(增删改),会抛出ConcurrentModificationException 异常.

fail-fast的出现场景

在我们常见的java集合中就可能出现fail-fast机制,比如ArrayList，HashMap。在多线程和单线程环境下都有可能出现快速失败。

 

fail-safe ( 安全失败 )

fail-safe:这种遍历基于容器的一个克隆。因此，对容器内容的修改不影响遍历。java.util.concurrent包下的容器都是安全失败的,可以在多线程下并发使用,并发修改。常见的的使用fail-safe方式遍历的容器有ConcerrentHashMap和CopyOnWriteArrayList等。

原理：

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。由于迭代时是对原集合的拷贝进行遍历，所以在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发Concurrent Modification Exception。

缺点：

基于拷贝内容的优点是避免了Concurrent Modification Exception，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

hashmap 的数据结构。

HashMap基于哈希表的Map接口实现，是以key-value存储形式存在，即主要用来存放键值对。HashMap的实现不是同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key、value都可以为null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

JDK1.8之前的HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了节解决哈希碰撞(两个对象调用的hashCode方法计算的哈希码值一致导致计算的数组索引值相同)而存在的（“拉链法”解决冲突）。

JDK1.8之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（或者红黑树的边界值，默认为8）并且当前数组的长度大于64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。

数组里面都是key-value的实例，在JDK1.8之前叫做Entry，在JDK1.8之后叫做Node。

HashMap什么时候进行扩容？

当hashmap中的元素个数超过数组大小*loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当hashmap中元素个数超过16*0.75=12的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知hashmap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高hashmap的性能

List、Map、Set 三个接口，存取元素时，各有什么特点？

List与Set都是单列元素的集合，它们有一个功共同的父接口Collection。

Set里面不允许有重复的元素，

　　存元素：add方法有一个boolean的返回值，当集合中没有某个元素，此时add方法可成功加入该元素时，则返回true；当集合含有与某个元素equals相等的元素时，此时add方法无法加入该元素，返回结果为false。

　　取元素：没法说取第几个，只能以Iterator接口取得所有的元素，再逐一遍历各个元素。

List表示有先后顺序的集合，

　　存元素：多次调用add(Object)方法时，每次加入的对象按先来后到的顺序排序，也可以插队，即调用add(int index,Object)方法，就可以指定当前对象在集合中的存放位置。

　　取元素：方法1：Iterator接口取得所有，逐一遍历各个元素

　　　　　　方法2：调用get(index i)来明确说明取第几个。

Map是双列的集合：

　　存放用put方法:put(obj key,obj value)，每次存储时，要存储一对key/value，不能存储重复的key，这个重复的规则也是按equals比较相等。

　　取元素：用get(Object key)方法根据key获得相应的value。

　　　　也可以获得所有的key的集合，还可以获得所有的value的集合，

　　　　还可以获得key和value组合成的Map.Entry对象的集合。

Set 里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用 == 还是 equals()? 它们有何区别?

==是判断对象的内存地址，s1==s2，s2的引用的对象跟s1是同一个。

Object类的equals 也是判断对象的内存地址。底层也是用的==。

有一些类复写了equals（），判断的是此对象的具体内容  

两个对象值相同 (x.equals(y) == true)，但却可有不同的 hash code，这句话对不对?

不对，值相同hashcode一定相同，hashcode相同值不一定相同。

 

heap 和 stack 有什么区别。

 1、heap是堆，stack是栈。

2、stack的空间由操作系统自动分配和释放，heap的空间是手动申请和释放的，heap常用new关键字来分配。

3、stack空间有限，heap的空间是很大的自由区。

Java 集合类框架的基本接口有哪些？

Collection 和Map ，一个元素集合，一个是键值对集合；

其中List和Set接口继承了Collection接口，一个是有序元素集合，一个是无序元素集合；

而ArrayList和 LinkedList 实现了List接口，HashSet实现了Set接口，这几个都比较常用；

HashMap 和HashTable实现了Map接口，并且HashTable是线程安全的，但是HashMap性能更好

 

Java集合类里最基本的接口有：

Collection：单列集合的根接口

List：元素有序  可重复 

ArrayList：类似一个长度可变的数组 。适合查询，不适合增删

LinkedList：底层是双向循环链表。适合增删，不适合查询。

Set：元素无序，不可重复

HashSet：根据对象的哈希值确定元素在集合中的位置

TreeSet: 以二叉树的方式存储元素，实现了对集合中的元素排序

Map：双列集合的根接口，用于存储具有键（key）、值（value）映射关系的元素。

HashMap：用于存储键值映射关系，不能出现重复的键key

TreeMap：用来存储键值映射关系，不能出现重复的键key，所有的键按照二叉树的方式排列

 

HashSet和TreeSet的区别？

Hashset 的底层是由哈希表实现的，Treeset 底层是由红黑树实现的。 如果需要在Treeset 中插入对象，需要实现Comparable 接口，为其指定比较策略。

HashSet 的底层实现是什么?

HashSet实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变，此类允许使用null元素。 
在HashSet中，元素都存到HashMap键值对的Key上面，而Value时有一个统一的值private static final Object PRESENT = new Object();

(定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。)

LinkedHashMap 的实现原理?

1. LinkedHashMap概述：

   LinkedHashMap是Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。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。
   LinkedHashMap实现与HashMap的不同之处在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。
   注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问链接的哈希映射，而其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则它必须保持外部同步。

2. LinkedHashMap的实现：

   对于LinkedHashMap而言，它继承与HashMap、底层使用哈希表与双向链表来保存所有元素。其基本操作与父类HashMap相似，它通过重写父类相关的方法，来实现自己的链接列表特性。

 

LinkedHashMap采用的hash算法和HashMap相同，但是它重新定义了数组中保存的元素Entry，该Entry除了保存当前对象的引用外，

还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用，从而在哈希表的基础上又构成了双向链接列表。

 

 

为什么集合类没有实现 Cloneable 和 Serializable 接口？

集合的接口List中并没有定义继承序列化和克隆接口， 并且其他的集合接口也都没有实现。

克隆(cloning)或者是序列化(serialization)的语义和含义是跟具体的实现相关的。因此，应该由集合类的具体实现来决定如何被克隆或者是序列化。

克隆分为深拷贝和浅拷贝, 具体的拷贝实现需要用户自己根据对象的特性来实现, 集合类又是一个容器, 会装载不同的对象(各种各样的). 不可能每个对象都实现克隆,

序列化也是同样的道理。

虽然List没有继承序列化和克隆接口，但是它的子类ArrayList都继承了这两个接口。 并且根据自己的特性对这两个接口的实现都进行了自己的优化。

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。

每一个集合类都包括了可以返回迭代器实例的迭代方法。

迭代器可以在迭代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)删除，可以通过迭代器的remove()方法删除

Iterator 和 ListIterator 的区别是什么？

1、遍历

使用Iterator，可以遍历所有集合，如Map，List，Set；但只能在向前方向上遍历集合中的元素。

使用ListIterator，只能遍历List实现的对象，但可以向前和向后遍历集合中的元素。

2、添加元素

Iterator无法向集合中添加元素；而，ListIteror可以向集合添加元素。

3、修改元素

Iterator无法修改集合中的元素；而，ListIterator可以使用set()修改集合中的元素。

4、索引

Iterator无法获取集合中元素的索引；而，使用ListIterator，可以获取集合中元素的索引。

数组 (Array) 和列表 (ArrayList) 有什么区别？什么时候应该使用 Array 而不是 ArrayList？

区别：

Array可以包含基本类型和对象类型，ArrayList只能包含对象类型。
Array大小是固定的，ArrayList的大小是动态变化的。
ArrayList提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等等。

 

适用：

如果想要保存一些在整个程序运行期间都会存在而且不变的数据，我们可以将它们放进一个全局数组里，

但是如果我们单纯只是想要以数组的形式保存数据，而不对数据进行增加等操作，只是方便我们进行查找的话，那么，我们就选择ArrayList。

而且还有一个地方是必须知道的，就是如果我们需要对元素进行频繁的移动或删除，或者是处理的是超大量的数据，

那么，使用ArrayList就真的不是一个好的选择，因为它的效率很低，使用数组进行这样的动作就很麻烦，那么，我们可以考虑选择LinkedList。

Comparable 和 Comparator 接口是干什么的？列出它们的区别

Comparable & Comparator 都是用来实现集合中元素的比较、排序的，只是 Comparable 是在集合内部定义的方法实现的排序，

Comparator 是在集合外部实现的排序，所以，如想实现排序，就需要在集合外定义 Comparator 接口的方法或在集合内实现 Comparable 接口的方法。

 

两种方式，各有各的特点：使用Comparable方式比较时，我们将比较的规则写入了比较的类型中，其特点是高内聚。

但如果哪天这个规则需要修改，那么我们必须修改这个类型的源代码。如果使用Comparator方式比较，那么我们不需要修改比较的类，

其特点是易维护，但需要自定义一个比较器，后续比较规则的修改，仅仅是改这个比较器中的代码即可。

 

简而言之：Comparable 是和类绑定一起，Comparator 只是一个比较器。

Collection 和 Collections 的区别。

collection是集合接口，collections是集合工具类。