Java集合最全面试题(25秋招走起)

最新推荐文章于 2025-05-09 13:17:28 发布

Java后端程序员知识库

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文章标签： java 开发语言

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List 接口

1.List、Set、Map 之间的区别

List（列表）

- 有序性：List 是有序集合，元素的顺序是按照它们被添加的顺序来存储和访问的。你可以通过索引来访问列表中的元素。
- 元素重复性：List 允许存储重复的元素，同一个元素可以出现多次。

Set（集合）

- 无序性：Set 是无序集合，元素之间没有明确的顺序。你不能通过索引来访问集合中的元素。
- 元素唯一性：Set 中不允许存储重复的元素，每个元素在集合中只能出现一次。

Map

- 存储键值对：Map 存储键值对，每个键关联一个唯一的值。这使得你可以通过键来查找和访问与之相关联的值。
- 键的唯一性：在一个 Map 中，每个键只能出现一次，但不同的键可以关联不同的值。

2.Arraylist 与 LinkedList 的区别

内部实现

- ArrayList 使用一个动态数组来存储元素。当元素数量增加时，ArrayList 会自动增加其底层数组的大小以容纳更多元素。
- LinkedList 使用一个双向链表来存储元素。每个元素都包含对前一个元素和后一个元素的引用。

插入和删除操作

- 在 ArrayList 中，插入和删除元素通常比较慢，特别是在列表的中间位置，因为需要移动元素来保持顺序。在列表末尾添加元素的操作相对较快。
- 在 LinkedList 中，插入和删除元素通常比较快，尤其是在列表的中间位置，因为只需要更新节点的引用。但在列表末尾添加元素的操作可能比 ArrayList 慢一些，因为需要遍历链表找到末尾节点。

访问元素

- 通过索引访问元素的操作非常快速，因为可以直接在数组中找到元素。
- 在 LinkedList 中，通过索引访问元素需要从头节点或尾节点开始遍历链表，因此访问速度相对较慢。

内存占用

- 由于需要预分配一定大小的数组，ArrayList 可能会浪费一些内存空间。如果数组大小超过了实际元素数量，会导致内存浪费。
- LinkedList 比较节省内存，因为它只存储实际的元素以及每个元素的前后节点引用。

适用场景

- ArrayList 适用于需要快速访问元素、不需要频繁插入和删除操作的情况。
- LinkedList 适用于需要频繁插入和删除操作、不需要快速访问元素的情况。

3.ArrayList 和 Vector 的区别

ArrayList 和 Vector 都是 Java 中用于存储和操作动态数组（可变长度数组）的集合类，但他们之间还是有一些差异的：

线程安全性

- ArrayList 是非线程安全的，这意味着在多线程环境下，如果不采取额外的同步措施，多个线程同时访问和修改 ArrayList 可能会导致数据不一致或抛出异常。
- Vector 是线程安全的，它的方法都是同步的，这意味着在多线程环境下，多个线程可以安全地访问和修改 Vector，但这也会导致性能开销，因为每个方法都要获得锁。

性能：

- 由于不需要进行同步，ArrayList 在单线程环境下通常比 Vector 性能更好，因为它没有额外的同步开销。
- 由于需要同步，Vector 在多线程环境下可能会有较高的性能开销，因此在单线程环境中可能不如 ArrayList 快。

增长策略：

- ArrayList 的增长策略是在当前容量不足时，将容量扩大一半。
- Vector 的增长策略是在当前容量不足时，将容量翻倍。

综上所述，如果你在单线程环境下工作，并且不需要线程安全性，建议使用 ArrayList，因为它在性能上通常更优。如果你需要线程安全性，可以使用 Vector，但需要注意性能开销。

4.ArrayList 的扩容机制？

ArrayList 的扩容机制是在当前容量不足时自动增加其内部数组的大小，以容纳更多元素。机制如下：

初始容量：当你创建一个 ArrayList 时，它会分配一个初始容量。默认情况下，初始容量为 10，但你可以在创建 ArrayList 时指定不同的初始容量。
添加元素：当你向 ArrayList 添加元素时，它会检查当前元素数量是否已经达到了容量上限。如果元素数量等于或超过容量上限，就会触发扩容操作。
扩容操作：扩容操作会创建一个新的更大的数组（通常是原来容量的 1.5 倍或 2 倍，具体取决于具体的实现），然后将所有元素从旧数组复制到新数组中。这个过程涉及数组的拷贝操作，因此具有一定的时间开销。
更新引用：一旦新数组创建并所有元素都复制到新数组中，ArrayList 会更新内部引用，使其指向新数组。

ArrayList 采用这种扩容策略是为了平衡空间的利用和时间开销。如果每次添加元素都触发扩容，会导致性能下降，因为需要频繁地进行数组复制操作。因此，通过一次性扩容一定的大小，可以减少扩容的频率，提高整体性能。

需要注意的是，虽然扩容操作是 ArrayList 内部自动处理的，但在某些情况下，如果你知道 ArrayList 预计会存储大量元素，你可以在创建 ArrayList 时指定一个较大的初始容量，以减少扩容次数，从而提高性能。

5.Queue 与 Deque 的区别

Queue（队列）：

Queue 是一种线性数据结构，它遵循先进先出（FIFO）的原则，即最早添加的元素最早被移除。
Queue 接口继承自 Collection 接口，它定义了一组用于添加、删除和检查元素的方法，如 add、offer、remove、poll、element 和 peek 等。
Queue 不支持在中间插入或删除元素，只能在队列的头部添加和尾部移除元素。

Deque（双端队列）：

Deque 也是一种线性数据结构，它允许在队列的两端进行插入和删除操作，因此可以用作队列和栈的结合体。
Deque 接口继承自 Queue 接口，因此包含了 Queue 的所有方法，同时还定义了一组用于在两端添加和删除元素的方法，如 addFirst、addLast、removeFirst、removeLast、getFirst 和 getLast 等。
Deque 允许在队列的头部和尾部插入和删除元素，因此具有更灵活的使用方式。

总结一下，主要区别在于以下两点：

Queue 是一种遵循先进先出（FIFO）原则的线性数据结构，只支持在队列的头部添加和尾部移除元素。
Deque 是一种允许在队列的两端进行插入和删除操作的线性数据结构，可以用作队列和栈的结合体，具有更灵活的使用方式。

6.说一说PriorityQueue

PriorityQueue（优先队列）是一个基于优先级堆（Priority Heap）实现的队列。与普通队列不同，PriorityQueue 中的元素并不是按照它们的插入顺序进行处理，而是按照它们的优先级顺序进行处理。在 PriorityQueue 中，具有最高优先级的元素将首先被处理。

以下是关于 PriorityQueue 的一些重要特点和使用方式：

优先级顺序：PriorityQueue 中的元素按照它们的自然顺序或者根据指定的比较器（Comparator）来确定优先级。具有最高优先级的元素将位于队列的头部。
插入和删除操作：PriorityQueue 提供了插入（offer 或 add）和删除（poll 或 remove）元素的操作。插入操作会根据元素的优先级将元素放入合适的位置，删除操作会移除并返回队列中具有最高优先级的元素。
不允许 null 元素：PriorityQueue 不允许存储 null 元素，因为 null 无法用于确定元素的优先级。
底层数据结构：PriorityQueue 通常使用二叉堆（binary heap）或斐波那契堆（Fibonacci heap）等数据结构来实现。这些数据结构保证了插入和删除操作的高效性，插入和删除的时间复杂度通常为 O(log n)。
用途：PriorityQueue 在很多场景下都非常有用，例如实现优先级调度算法、Dijkstra 算法（用于求解最短路径问题）、Prim 算法（用于生成最小生成树）等。它也常用于任务调度、事件驱动编程等领域。