Java集合相关面试题总结

一、简介

Java集合类是我们日常编程中使用较多的一个，常见的有：ArrayList、LinkedList、HashMap、HashSet、ConcurrentHashMap、LinkedBlockQueue等等，集合类同时也是面试时必问的一项技能，所以我们有必要了解一些常见的面试题，本文将总结一部分比较常遇到的集合相关的面试题，希望可以帮助到大家。

二、集合相关面试题

【a】集合类继承图

上述类图中，实线边框的是实现类，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折线边框的是抽象类，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而点线边框的是接口，比如Collection，Iterator，List等。

简单说明：

Collection接口是所有集合类的根接口，主要的实现类有List、Set和Queue，注意Map并不是Collection的子接口，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。
Iterator：所有集合类都实现了Iterator接口，主要用于遍历集合中的元素，主要方法：
hasNext()：判断集合中是否还有下一个元素；next()：返回当前元素的下一个元素 remove()：删除当前元素

【b】请简单介绍一下List、Map和Set?

集合类	是否有序	是否可重复
List	元素有序	元素可以重复
Map	键值对方式存储元素	Map中的键唯一，不可重复，但值可以重复
Set	元素无序	元素不可重复

文字描述：

1、List：List集合存放的对象是有序的，同时也是可以重复的。List查询效率相对快一些，往List集合插入或者删除元素，由于会涉及到移动元素的成本，速度相对慢一些。

2、Set：Set集合存放的对象是无序，不能重复的。

3、Map：Map集合中的元素都是以键值对的方式进行存储的，键是唯一的，不可以重复，但是值可以重复。

【c】请简单说明一下ArrayList和LinkedList的区别？

区别	ArrayList	LinkedList
底层数据结构	ArrayList底层是基于数组实现的，涉及到很多的数组拷贝，移动等操作。	LinkedList底层是基于链表实现的，通过修改链表的指向来达到元素的插入、删除等。
插入/删除效率	ArrayList由于插入、删除时需要移动元素，所以速度较慢	LinkedList直接通过修改链表的指向，断开链表等操作实现插入、删除，所以速度很快。
查询效率	ArrayList直接通过数组的下标就可以找到对应的元素，所以查询速度很快	LinkedList由于需要遍历链表，挨个进行比较，所以速度较慢
适用场景	查询多，插入、删除、更新比较少的场景	查询少，插入、删除、更新比较多的场景

【d】请简单说明一下HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap、LinkedHashMap、TreeMap类？

区别

HashMap

Hashtable

ConcurrentHashMap

LinkedHashMap

TreeMap

说明

HashMap是根据键的HashCode值计算出元素在bucket[]桶数组中的索引下标，访问效率很高。遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。

因为HashMap键是不可以重复的，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，线程不安全。

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。

线程安全，并且锁分离。JDK1.7中ConcurrentHashMap内部使用分段锁机制(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。在JDK1.8中废弃了分段锁，采用Sychronized+CAS方式实现安全控制。

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。

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；

【e】请谈一下Vector和ArrayList的区别？

区别	Vector	ArrayList
底层数据结构	基于数组实现	基于数组实现
是否线程安全	由于加入了同步机制，所以线程安全	线程不安全
效率	由于加入了Synchronized同步机制，所以效率相对慢一些	效率相对快一些

【f】集合框架中的泛型有什么优点？

Java1.5引入了泛型，所有的集合接口和实现都大量地使用泛型。泛型允许我们为集合指定一个可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为你将会在编译时得到报错信息。泛型也使得我们不需要使用显式转换和instanceOf操作符。它也给运行时带来好处，因为不会产生类型检查的字节码指令。

【g】简单说明一下集合中的快速失败机制(fail-fast)？

每次我们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast机制都会去检查当前集合结构里的任何改动。如果发现任何改动，它抛出ConcurrentModificationException并发修改异常。Collection中所有Iterator的实现都是按fail-fast来设计的。

【h】HashMap的工作原理？

可以参考另外一篇博文，里面详细介绍了其工作原理：【https://blog.csdn.net/Weixiaohuai/article/details/103882258】

【i】请谈谈hashCode()和equals()方法的重要性？

HashMap利用key对象的hashCode()和equals()方法去计算元素在数组中的索引下标。当我们从HashMap中获取值时，如果这些方法没有被正确地实现，在这种情况下，两个不同Key也许会产生相同的hashCode()和equals()输出，HashMap将会认为它们是相同的，然后覆盖它们，而非把它们存储到不同的地方。同样的，所有不允许存储重复数据的集合类都使用hashCode()和equals()去查找重复，所以正确实现它们非常重要。equals()和hashCode()的实现应该遵循以下规则：

（1）如果o1.equals(o2)，那么o1.hashCode() == o2.hashCode()总是为true的；
（2）如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，并不意味着o1.equals(o2)会为true；

【j】请简单说明一下Array和ArrayList有何区别？

区别	Array	ArrayList
容纳对象类型	Array可以容纳基本类型和对象	ArrayList只能容纳对象
大小	Array是指定大小的	ArrayList大小是可以扩容的
适用场景	大小固定的集合时可以考虑使用数组Array	当大小动态变化时考虑使用ArrayList

【k】Collections类是什么？

Java.util.Collections是一个工具类仅包含静态方法，它们操作或返回集合。它包含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它一些内容。这个类包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混编和逆序等。

【l】Comparable和Comparator接口是什么？

如果我们想使用Array或Collection的排序方法时，需要在自定义类里实现Java提供Comparable接口。Comparable接口有compareTo(T OBJ)方法，它被排序方法所使用。我们应该重写这个方法，如果“this”对象比传递的对象参数更小、相等或更大时，它返回一个负整数、0或正整数。

但是，在大多数实际情况下，我们想根据不同参数进行排序，需要使用Comparator接口，因为Comparable.compareTo(Object o)方法实现只能基于一个字段进行排序，我们不能根据对象排序的需要选择字段。

Comparator接口的compare(Object o1, Object o2)方法的实现需要传递两个对象参数，若第一个参数比第二个小，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。