java面试题------40个Java集合面试问题和答案

Java集合框架为Java编程语言的基础，也是Java面试中非常重要的一个知识点。

这里，我列出了一些关于Java集合的重要问题和答案。

1.Java集合框架是什么？说出一些集合框架的长处？

每种编程语言中都有集合。最初的Java版本号包括几种集合类：Vector、Stack、HashTable和Array。

随着集合的广泛使用。Java1.2提出了囊括全部集合接口、实现和算法的集合框架。

在保证线程安全的情况下使用泛型和并发集合类，Java已经经历了非常久。它还包括在Java并发包中，堵塞接口以及它们的实现。

集合框架的部分长处例如以下：

（1）使用核心集合类减少开发成本，而非实现我们自己的集合类。

（2）随着使用经过严格測试的集合框架类。代码质量会得到提高。

（3）通过使用JDK附带的集合类，能够减少代码维护成本。

（4）复用性和可操作性。

2.集合框架中的泛型有什么长处？

Java1.5引入了泛型。全部的集合接口和实现都大量地使用它。泛型同意我们为集合提供一个能够容纳的对象类型，因此。假设你加入其他类型的不论什么元素，它会在编译时报错。这避免了在执行时出现ClassCastException。由于你将会在编译时得到报错信息。

泛型也使得代码整洁，我们不须要使用显式转换和instanceOf操作符。

它也给执行时带来长处。由于不会产生类型检查的字节码指令。

3.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不论什么直接的实现。

• Set是一个不能包括反复元素的集合。

  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。能够包括反复元素。

  你能够通过它的索引来訪问不论什么元素。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不能包括反复的key：每一个key最多仅仅能映射一个value。

一些其他的接口有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。

4.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。怎样维护这些元素由Collection的详细实现决定。

比如。一些如List的Collection实现同意反复的元素。而其他的如Set就不同意。非常多Collection实现有一个公有的clone方法。

然而。把它放到集合的全部实现中也是没有意义的。这是由于Collection是一个抽象表现。重要的是实现。

当与详细实现打交道的时候，克隆或序列化的语义和含义才发挥作用。所以，详细实现应该决定怎样对它进行克隆或序列化，或它能否够被克隆或序列化。

在全部的实现中授权克隆和序列化，终于导致更少的灵活性和很多其他的限制。特定的实现应该决定它能否够被克隆和序列化。

5.为何Map接口不继承Collection接口？

虽然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。

假设Map继承Collection接口，那么元素去哪儿？Map包括key-value对，它提供抽取key或value列表集合的方法，可是它不适合“一组对象”规范。

6.Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历不论什么Collection的接口。

我们能够从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器代替了Java集合框架中的Enumeration。迭代器同意调用者在迭代过程中移除元素。

7.Enumeration和Iterator接口的差别？

Enumeration的速度是Iterator的两倍，也使用更少的内存。

Enumeration是非常基础的，也满足了基础的须要。可是，与Enumeration相比，Iterator更加安全，由于当一个集合正在被遍历的时候。它会阻止其他线程去改动集合。

迭代器代替了Java集合框架中的Enumeration。

迭代器同意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。

8.为何没有像Iterator.add()这种方法。向集合中加入元素？

语义不明。已知的是，Iterator的协议不能确保迭代的次序。然而要注意。ListIterator没有提供一个add操作，它要确保迭代的顺序。

9.为何迭代器没有一个方法能够直接获取下一个元素。而不须要移动游标？

它能够在当前Iterator的顶层实现。可是它用得非常少，假设将它加到接口中，每一个继承都要去实现它。这没有意义。

10.Iterater和ListIterator之间有什么差别？

（1）我们能够使用Iterator来遍历Set和List集合，而ListIterator仅仅能遍历List。

（2）Iterator仅仅能够向前遍历。而LIstIterator能够双向遍历。

（3）ListIterator从Iterator接口继承，然后加入了一些额外的功能，比方加入一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。

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11.遍历一个List有哪些不同的方式？

List<String> strList = new ArrayList<>();

//使用for-each循环

for(String obj : strList){

System.out.println(obj);

}

//using iterator

Iterator<String> it = strList.iterator();

while(it.hasNext()){

String obj = it.next();

System.out.println(obj);

}

使用迭代器更加线程安全。由于它能够确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候。它会抛出ConcurrentModificationException。

12.通过迭代器fail-fast属性，你明确了什么？

每次我们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast属性检查当前集合结构里的不论什么改动。假设发现不论什么改动。它抛出ConcurrentModificationException。Collection中全部Iterator的实现都是按fail-fast来设计的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList这类并发集合类除外）。

13.fail-fast与fail-safe有什么差别？

Iterator的fail-fast属性与当前的集合共同起作用，因此它不会受到集合中不论什么改动的影响。

Java.util包中的全部集合类都被设计为fail-fast的。而java.util.concurrent中的集合类都为fail-safe的。

Fail-fast迭代器抛出ConcurrentModificationException，而fail-safe迭代器从不抛出ConcurrentModificationException。

14.在迭代一个集合的时候，怎样避免ConcurrentModificationException？

在遍历一个集合的时候，我们能够使用并发集合类来避免ConcurrentModificationException，比方使用CopyOnWriteArrayList。而不是ArrayList。

15.为何Iterator接口没有详细的实现？

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。每一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。

这就同意集合类去选择迭代器是fail-fast还是fail-safe的。比方，ArrayList迭代器是fail-fast的。而CopyOnWriteArrayList迭代器是fail-safe的。

16.UnsupportedOperationException是什么？

UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的异常。

在JDK类中已被大量运用，在集合框架java.util.Collections.UnmodifiableCollection将会在全部add和remove操作中抛出这个异常。

17.在Java中，HashMap是怎样工作的？

HashMap在Map.Entry静态内部类实现中存储key-value对。

HashMap使用哈希算法。在put和get方法中。它使用hashCode()和equals()方法。当我们通过传递key-value对调用put方法的时候。HashMap使用Key hashCode()和哈希算法来找出存储key-value对的索引。

Entry存储在LinkedList中，所以假设存在entry。它使用equals()方法来检查传递的key是否已经存在。假设存在，它会覆盖value。假设不存在。它会创建一个新的entry然后保存。

当我们通过传递key调用get方法时，它再次使用hashCode()来找到数组中的索引，然后使用equals()方法找出正确的Entry，然后返回它的值。下面的图片解释了详细内容。

其他关于HashMap比較重要的问题是容量、负荷系数和阀值调整。HashMap默认的初始容量是32，负荷系数是0.75。

阀值是为负荷系数乘以容量，不管何时我们尝试加入一个entry，假设map的大小比阀值大的时候，HashMap会对map的内容进行又一次哈希。且使用更大的容量。容量总是2的幂。所以假设你知道你须要存储大量的key-value对，比方缓存从数据库里面拉取的数据，使用正确的容量和负荷系数对HashMap进行初始化是个不错的做法。

18.hashCode()和equals()方法有何重要性？

HashMap使用Key对象的hashCode()和equals()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。

假设这些方法没有被正确地实现，在这种情况下，两个不同Key或许会产生同样的hashCode()和equals()输出，HashMap将会觉得它们是同样的，然后覆盖它们。而非把它们存储到不同的地方。

同样的，全部不同意存储反复数据的集合类都使用hashCode()和equals()去查找反复。所以正确实现它们非常重要。

equals()和hashCode()的实现应该遵循下面规则：

（1）假设o1.equals(o2)，那么o1.hashCode() == o2.hashCode()总是为true的。

（2）假设o1.hashCode() == o2.hashCode()。并不意味着o1.equals(o2)会为true。

19.我们能否使用不论什么类作为Map的key？

我们能够使用不论什么类作为Map的key，然而在使用它们之前，须要考虑下面几点：

（1）假设类重写了equals()方法。它也应该重写hashCode()方法。

（2）类的全部实例须要遵循与equals()和hashCode()相关的规则。请參考之前提到的这些规则。

（3）假设一个类没有使用equals()，你不应该在hashCode()中使用它。

（4）用户自己定义key类的最佳实践是使之为不可变的。这样，hashCode()值能够被缓存起来，拥有更好的性能。

不可变的类也能够确保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。

比方，我有一个类MyKey，在HashMap中使用它。

//传递给MyKey的name參数被用于equals()和hashCode()中

MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234

myHashMap.put(key, 'Value');

// 下面的代码会改变key的hashCode()和equals()值

key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890

//下面会返回null，由于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。

20.Map接口提供了哪些不同的集合视图？

Map接口提供三个集合视图：

（1）Set keyset()：返回map中包括的全部key的一个Set视图。

集合是受map支持的，map的变化会在集合中反映出来，反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个集合时。若map被改动了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的结果会变为没有定义。

集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除。从map中移除相应的映射。它不支持add和addAll操作。

（2）Collection values()：返回一个map中包括的全部value的一个Collection视图。

这个collection受map支持的。map的变化会在collection中反映出来，反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个collection时，若map被改动了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的结果会变为没有定义。

集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除，从map中移除相应的映射。它不支持add和addAll操作。

（3）Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：返回一个map钟包括的全部映射的一个集合视图。

这个集合受map支持的，map的变化会在collection中反映出来。反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个集合时，若map被改动了（除迭代器自身的移除操作，以及对迭代器返回的entry进行setValue外），迭代器的结果会变为没有定义。

集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除，从map中移除相应的映射。它不支持add和addAll操作。

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21.HashMap和HashTable有何不同？

（1）HashMap同意key和value为null。而HashTable不同意。

（2）HashTable是同步的，而HashMap不是。所以HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境。

（3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一个子类，假如你想要遍历顺序，你非常easy从HashMap转向LinkedHashMap，可是HashTable不是这种。它的顺序是不可预知的。

（4）HashMap提供对key的Set进行遍历。因此它是fail-fast的。但HashTable提供对key的Enumeration进行遍历，它不支持fail-fast。

（5）HashTable被觉得是个遗留的类。假设你寻求在迭代的时候改动Map，你应该使用CocurrentHashMap。

22.怎样决定选用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。假如你须要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，或许向HashMap中加入元素会更快。将map换为TreeMap进行有序key的遍历。

23.ArrayList和Vector有何异同点？

ArrayList和Vector在非常多时候都非常类似。

（1）两者都是基于索引的，内部由一个数组支持。

（2）两者维护插入的顺序，我们能够依据插入顺序来获取元素。

（3）ArrayList和Vector的迭代器实现都是fail-fast的。

（4）ArrayList和Vector两者同意null值。也能够使用索引值对元素进行随机訪问。

下面是ArrayList和Vector的不同点。

（1）Vector是同步的，而ArrayList不是。

然而。假设你寻求在迭代的时候对列表进行改变。你应该使用CopyOnWriteArrayList。

（2）ArrayList比Vector快。它由于有同步。不会过载。

（3）ArrayList更加通用，由于我们能够使用Collections工具类轻易地获取同步列表和仅仅读列表。

24.Array和ArrayList有何差别？什么时候更适合用Array？

• Array能够容纳基本类型和对象，而ArrayList仅仅能容纳对象。

• Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。

• Array没有提供ArrayList那么多功能，比方addAll、removeAll和iterator等。虽然ArrayList明显是更好的选择。但也有些时候Array比較好用。

（1）假设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，虽然Collections使用自己主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非常慢。

（3）假设你要使用多维数组，使用[][]比List<List<>>更easy。

25.ArrayList和LinkedList有何差别？

ArrayList和LinkedList两者都实现了List接口，可是它们之间有些不同。

（1）ArrayList是由Array所支持的基于一个索引的数据结构，所以它提供对元素的随机訪问。复杂度为O(1)，但LinkedList存储一系列的节点数据。每一个节点都与前一个和下一个节点相连接。所以。虽然有使用索引获取元素的方法，内部实现是从起始点開始遍历，遍历到索引的节点然后返回元素。时间复杂度为O(n)。比ArrayList要慢。

（2）与ArrayList相比，在LinkedList中插入、加入和删除一个元素会更快。由于在一个元素被插入到中间的时候，不会涉及改变数组的大小，或更新索引。

（3）LinkedList比ArrayList消耗很多其他的内存，由于LinkedList中的每一个节点存储了前后节点的引用。

26.哪些集合类提供对元素的随机訪问？

ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable类提供对元素的随机訪问。

27.EnumSet是什么？

java.util.EnumSet是使用枚举类型的集合实现。当集合创建时，枚举集合中的全部元素必须来自单个指定的枚举类型，能够是显示的或隐示的。EnumSet是不同步的，不同意值为null的元素。它也提供了一些实用的方法，比方copyOf(Collection c)、of(E first,E…rest)和complementOf(EnumSet s)。

28.哪些集合类是线程安全的？

Vector、HashTable、Properties和Stack是同步类，所以它们是线程安全的，能够在多线程环境下使用。

Java1.5并发API包括一些集合类。同意迭代时改动，由于它们都工作在集合的克隆上。所以它们在多线程环境中是安全的。

29.并发集合类是什么？

Java1.5并发包（java.util.concurrent）包括线程安全集合类，同意在迭代时改动集合。

迭代器被设计为fail-fast的，会抛出ConcurrentModificationException。一部分类为：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。

30.BlockingQueue是什么？

Java.util.concurrent.BlockingQueue是一个队列，在进行检索或移除一个元素的时候，它会等待队列变为非空；当在加入一个元素时，它会等待队列中的可用空间。

BlockingQueue接口是Java集合框架的一部分，主要用于实现生产者-消费者模式。我们不须要操心等待生产者有可用的空间。或消费者有可用的对象。由于它都在BlockingQueue的实现类中被处理了。

Java提供了集中BlockingQueue的实现，比方ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue,、SynchronousQueue等。

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31.队列和栈是什么，列出它们的差别？

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。队列同意先进先出（FIFO）检索元素，但并不是总是这样。Deque接口同意从两端检索元素。

栈与队列非常类似，但它同意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。

32.Collections类是什么？

Java.util.Collections是一个工具类仅包括静态方法。它们操作或返回集合。它包括操作集合的多态算法，返回一个由指定集合支持的新集合和其他一些内容。这个类包括集合框架算法的方法，比方折半搜索、排序、混编和逆序等。

33.Comparable和Comparator接口是什么？

假设我们想使用Array或Collection的排序方法时。须要在自己定义类里实现Java提供Comparable接口。

Comparable接口有compareTo(T OBJ)方法，它被排序方法所使用。我们应该重写这种方法，假设“this”对象比传递的对象參数更小、相等或更大时，它返回一个负整数、0或正整数。

可是。在大多数实际情况下，我们想依据不同參数进行排序。

比方。作为一个CEO。我想对雇员基于薪资进行排序。一个HR想基于年龄对他们进行排序。这就是我们须要使用Comparator接口的情景。由于Comparable.compareTo(Object o)方法实现仅仅能基于一个字段进行排序，我们不能依据对象排序的须要选择字段。

Comparator接口的compare(Object o1, Object o2)方法的实现须要传递两个对象參数，若第一个參数比第二个小，返回负整数；若第一个等于第二个。返回0；若第一个比第二个大。返回正整数。

34.Comparable和Comparator接口有何差别？

Comparable和Comparator接口被用来对对象集合或者数组进行排序。Comparable接口被用来提供对象的自然排序。我们能够使用它来提供基于单个逻辑的排序。

Comparator接口被用来提供不同的排序算法，我们能够选择须要使用的Comparator来对给定的对象集合进行排序。

35.我们怎样对一组对象进行排序？

假设我们须要对一个对象数组进行排序，我们能够使用Arrays.sort()方法。假设我们须要排序一个对象列表，我们能够使用Collection.sort()方法。

两个类都实用于自然排序（使用Comparable）或基于标准的排序（使用Comparator）的重载方法sort()。Collections内部使用数组排序方法，全部它们两者都有同样的性能。仅仅是Collections须要花时间将列表转换为数组。

36.当一个集合被作为參数传递给一个函数时，怎样才干够确保函数不能改动它？

在作为參数传递之前，我们能够使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法创建一个仅仅读集合，这将确保改变集合的不论什么操作都会抛出UnsupportedOperationException。

37.我们怎样从给定集合那里创建一个synchronized的集合？

我们能够使用Collections.synchronizedCollection(Collection c)依据指定集合来获取一个synchronized（线程安全的）集合。

38.集合框架里实现的通用算法有哪些？

Java集合框架提供经常使用的算法实现，比方排序和搜索。Collections类包括这些方法实现。大部分算法是操作List的，但一部分对全部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。

39.大写的O是什么？举几个样例？

大写的O描写叙述的是。就数据结构中的一系列元素而言，一个算法的性能。

Collection类就是实际的数据结构。我们通常基于时间、内存和性能，使用大写的O来选择集合实现。

比方：

样例1：ArrayList的get(index i)是一个常量时间操作，它不依赖list中元素的数量。所以它的性能是O(1)。

样例2：一个对于数组或列表的线性搜索的性能是O(n)，由于我们须要遍历全部的元素来查找须要的元素。

40.与Java集合框架相关的有哪些最好的实践？

（1）依据须要选择正确的集合类型。比方，假设指定了大小，我们会选用Array而非ArrayList。

假设我们想依据插入顺序遍历一个Map，我们须要使用TreeMap。假设我们不想反复。我们应该使用Set。

（2）一些集合类同意指定初始容量。所以假设我们能够预计到存储元素的数量，我们能够使用它，就避免了又一次哈希或大小调整。

（3）基于接口编程，而非基于实现编程。它同意我们后来轻易地改变实现。

（4）总是使用类型安全的泛型。避免在执行时出现ClassCastException。

（5）使用JDK提供的不可变类作为Map的key，能够避免自己实现hashCode()和equals()。

（6）尽可能使用Collections工具类，或者获取仅仅读、同步或空的集合，而非编写自己的实现。

它将会提供代码重用性，它有着更好的稳定性和可维护性。

来自：Sanesee
英文原文：http://www.javacodegeeks.com/2013/02/40-java-collections-interview-questions-and-answers.html
译文链接：http://www.sanesee.com/article/40-java-collections-interview-questions-and-answers