Java⾯试题总结-Java集合篇（附答案）
⽬录
⼀、Java 容器都有哪些？
1、Collection
（1）set
HashSet、TreeSet
（2）list
ArrayList、LinkedList、Vector
2、Map
HashMap、HashTable、TreeMap
⼆、Collection 和 Collections 有什么区别？
1、Collection是最基本的集合接⼝，Collection派⽣了两个⼦接⼝list和set，分别定义了两种不同的存储⽅式。
2、Collections是⼀个包装类，它包含各种有关集合操作的静态⽅法（对集合的搜索、排序、线程安全化等）。
此类不能实例化，就像⼀个⼯具类，服务于Collection框架。
三、list与Set区别
1、List简介
实际上有两种List：⼀种是基本的ArrayList，其优点在于随机访问元素，另⼀种是LinkedList，它并不是为快速随机访问设计的，⽽是快速的插⼊或删除。
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。随机访问则相对较慢。
还具有下列⽅ 法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些⽅法 (没有在任何接⼝或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使⽤。
2、Set简介
Set具有与Collection完全⼀样的接⼝，因此没有任何额外的功能。实际上Set就是Collection，只是⾏为不同。这是继承与多态思想的典型应⽤：表现不同的⾏为。Set不保存重复的元素(⾄于如何判断元素相同则较为负责)
Set : 存⼊Set的每个元素都必须是唯⼀的，因为Set不保存重复元素。加⼊Set的元素必须定义equals()⽅法以确保对象的唯⼀性。Set与Collection有完全⼀样的接⼝。Set接⼝不保证维护元素的次序。
HashSet：为快速查设计的Set。存⼊HashSet的对象必须定义hashCode()。
TreeSet： 保存次序的Set, 底层为树结构。使⽤它可以从Set中提取有序的序列。
3、list与Set区别
（1）List,Set都是继承⾃Collection接⼝
（2）List特点：元素有放⼊顺序，元素可重复 ，Set特点：元素⽆放⼊顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉，（元素虽然⽆放⼊顺序，但是元素在set中的位置是有该元素的HashCode决定的，其位置其实是固定的，加⼊Set 的Object必须定义equals()⽅法 ，另外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。）
（3）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。
四、HashMap 和 Hashtable 有什么区别？
1. HashMap是线程不安全的，HashTable是线程安全的；
2. HashMap中允许键和值为null，HashTable不允许；
3. HashMap的默认容器是16，为2倍扩容，HashTable默认是11，为2倍+1扩容；
五、说⼀下 HashMap 的实现原理？
1、简介
HashMap基于map接⼝，元素以键值对⽅式存储，允许有null值，HashMap是线程不安全的。
2、基本属性
1. 初始化⼤⼩，默认16，2倍扩容；
2. 负载因⼦0.75；
3. 初始化的默认数组；
4. size
5. threshold。判断是否需要调整hashmap容量
3、HashMap的存储结构
JDK1.7中采⽤数组+链表的存储形式。
HashMap采取Entry数组来存储key-value，每⼀个键值对组成了⼀个Entry实体，Entry类时机上是⼀个单向的链表结构，它具有next指针，指向下⼀个Entry实体，以此来解决Hash冲突的问题。
HashMap实现⼀个内部类Entry，重要的属性有hash、key、value、next。
JDK1.8中采⽤数据+链表+红⿊树的存储形式。当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红⿊树。在性能上进⼀步得到提升。
六、set有哪些实现类？
1、HashSet
HashSet是set接⼝的实现类，set下⾯最主要的实现类就是HashSet（也就是⽤的最多的），此外还有LinkedHashSet和TreeSet。HashSet是⽆序的、不可重复的。通过对象的hashCode和equals⽅法保证对象的唯⼀性。
HashSet内部的存储结构是哈希表，是线程不安全的。
2、TreeSet
TreeSet对元素进⾏排序的⽅式：
元素⾃⾝具备⽐较功能，需要实现Comparable接⼝，并覆盖compareTo⽅法。
元素⾃⾝不具备⽐较功能，需要实现Comparator接⼝，并覆盖compare⽅法。
3、LinkedHashSet
LinkedHashSet是⼀种有序的Set集合，即其元素的存⼊和输出的顺序是相同的。
七、说⼀下 HashSet 的实现原理？
HashSet实际上是⼀个HashMap实例，数据存储结构都是数组+链表。
HashSet是基于HashMap实现的，HashSet中的元素都存放在HashMap的key上⾯，⽽value都是⼀个统⼀的对象PRESENT。
private static final Object PRESENT = new Object();
HashSet中add⽅法调⽤的是底层HashMap中的put⽅法，put⽅法要判断插⼊值是否存在，⽽HashSet的add⽅法，⾸先判断元素是否存在，如果存在则插⼊，如果不存在则不插⼊，这样就保证了HashSet中不存在重复值。
通过对象的hashCode和equals⽅法保证对象的唯⼀性。
⼋、ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？
ArrayList是动态数组的数据结构实现，查和遍历的效率较⾼；
LinkedList 是双向链表的数据结构，增加和删除的效率较⾼；
九、如何实现数组和 List 之间的转换？
String[] arr = {"zs","ls","ww"};
List<String> list = Arrays.asList(arr);
System.out.println(list);
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("张三");
list1.add("李四");
list1.add("王五");
String[] arr1 = Array(new String[list1.size()]);
System.out.println(arr1);
for(int i = 0; i < arr1.length; i++){
System.out.println(arr1[i]);
}
⼗、在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别？
1、offer()和add()区别：
增加新项时，如果队列满了，add会抛出异常，offer返回false。
2、poll()和remove()区别：
poll()和remove()都是从队列中删除第⼀个元素，remove抛出异常，poll返回null。
3、peek()和element（）区别：
peek()和element（）⽤于查询队列头部元素，为空时element抛出异常，peek返回null。
⼗⼀、哪些集合类是线程安全的
1. Vector：就⽐Arraylist多了个同步化机制（线程安全）。
2. Stack：栈，也是线程安全的，继承于Vector。
3. Hashtable：就⽐Hashmap多了个线程安全。
4. ConcurrentHashMap：是⼀种⾼效但是线程安全的集合。
⼗⼆、迭代器 Iterator 是什么？
为了⽅便的处理集合中的元素,Java中出现了⼀个对象，该对象提供了⼀些⽅法专门处理集合中的元素.例如删除和获取集合中的元素.该对象就叫做迭代器(Iterator)。
⼗三、Iterator 怎么使⽤？有什么特点？
Iterator 接⼝源码中的⽅法：
1. java.lang.Iterable 接⼝被 java.util.Collection 接⼝继承，java.util.Collection 接⼝的 iterator() ⽅法返回⼀个 Iterator 对象
2. next() ⽅法获得集合中的下⼀个元素
java面试题及答案20203. hasNext() 检查集合中是否还有元素
4. remove() ⽅法将迭代器新返回的元素删除
⼗四、Iterator 和 ListIterator 有什么区别？
1、ListIterator 继承 Iterator
2、ListIterator ⽐ Iterator多⽅法
add(E e)  将指定的元素插⼊列表，插⼊位置为迭代器当前位置之前
set(E e)  迭代器返回的最后⼀个元素替换参数e
hasPrevious()  迭代器当前位置，反向遍历集合是否含有元素
previous()  迭代器当前位置，反向遍历集合，下⼀个元素
previousIndex()  迭代器当前位置，反向遍历集合，返回下⼀个元素的下标
nextIndex()  迭代器当前位置，返回下⼀个元素的下标
3、使⽤范围不同，Iterator可以迭代所有集合；ListIterator 只能⽤于List及其⼦类
ListIterator 有 add ⽅法，可以向 List 中添加对象；Iterator 不能
ListIterator 有 hasPrevious() 和 previous() ⽅法，可以实现逆向遍历；Iterator不可以
ListIterator 有 nextIndex() 和previousIndex() ⽅法，可定位当前索引的位置；Iterator不可以
ListIterator 有 set()⽅法，可以实现对 List 的修改；Iterator 仅能遍历，不能修改。
⼗五、怎么确保⼀个集合不能被修改？
我们很容易想到⽤final关键字进⾏修饰，我们都知道
final关键字可以修饰类，⽅法，成员变量，final修饰的类不能被继承，final修饰的⽅法不能被重写，final修饰的成员变量必须初始化值，如果这个成员变量是基本数据类型，表⽰这个变量的值是不可改变的，如果说这个成员变量是引⽤类型，则表⽰这个引⽤的地址值是不能改变的，但是这个引⽤所指向的对象⾥⾯的内容还是可以改变的。
那么，我们怎么确保⼀个集合不能被修改？⾸先我们要清楚，集合（map,set,list…）都是引⽤类型，所以我们如果⽤final修饰的话，集合⾥⾯的内容还是可以修改的。
我们可以做⼀个实验：
可以看到：我们⽤final关键字定义了⼀个map集合，这时候我们往集合⾥⾯传值，第⼀个键值对1,1；我们再修改后，可以把键为1的值改为100，说明我们是可以修改map集合的值的。
那我们应该怎么做才能确保集合不被修改呢？
我们可以采⽤Collections包下的unmodifiableMap⽅法，通过这个⽅法返回的map，是不可以修改的。他会报
java.lang.UnsupportedOperationException错。
同理：Collections包也提供了对list和set集合的⽅法。
Collections.unmodifiableList(List)
Collections.unmodifiableSet(Set)
⼗六、队列和栈是什么？有什么区别？
1、队列先进先出，栈先进后出。
2、遍历数据速度不同。
栈只能从头部取数据 也就最先放⼊的需要遍历整个栈最后才能取出来，⽽且在遍历数据的时候还得为数据开辟临时空间，保持数据在遍历前的⼀致性；
队列则不同，他基于地址指针进⾏遍历，⽽且可以从头或尾部开始遍历，但不能同时遍历，⽆需开辟临时空间，因为在遍历的过程中不影像数据结构，速度要快的多。
⼗七、Java8开始ConcurrentHashMap，为什么舍弃分段锁？
ConcurrentHashMap的原理是引⽤了内部的 Segment ( ReentrantLock )  分段锁，保证在操作不同段 map 的时候， 可以并发执⾏，操作同段 map 的时候，进⾏锁的竞争和等待。从⽽达到线程安全， 且效率⼤于 synchronized。
但是在 Java 8 之后， JDK 却弃⽤了这个策略，重新使⽤了 synchronized+CAS。
弃⽤原因
通过  JDK 的源码和官⽅⽂档看来， 他们认为的弃⽤分段锁的原因由以下⼏点：
1. 加⼊多个分段锁浪费内存空间。
2. ⽣产环境中， map 在放⼊时竞争同⼀个锁的概率⾮常⼩，分段锁反⽽会造成更新等操作的长时间等待。
3. 为了提⾼ GC 的效率
新的同步⽅案
既然弃⽤了分段锁， 那么⼀定由新的线程安全⽅案， 我们来看看源码是怎么解决线程安全的呢？（源码保留了segment 代码， 但并没有使⽤）。

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