Java面试之容器（一直更新一起共同进步）

杰克.凯鲁亚克

已于 2023-06-27 16:06:46 修改

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文章标签： java 面试容器

于 2021-10-22 14:45:16 首次发布

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本文详细解析了Java中List、Set、Map的区别，包括ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等容器的特性和方法。特别关注了HashMap和TreeMap的实现原理以及它们在线程安全性和排序上的差异。同时讨论了Queue、线程安全的容器如Vector、Stack，以及数组和List之间的转换。

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1.java容器有哪些？这个图也不能说是完全的包含了所有的容器，只是相对全一些

2.list，set，map的区别是什么？

	list	set	map
继承接口	Collection	Collection
常见实现类	ArrayList，LinkedList，Vector	HashSet，TreeSet，LinkedHashSet	HashMap，HashTable，TreeMap
常见方法	add（），remove（），clear（），get（），contains（），size（）	add（），remove（），clear（），contains（），size（）	put（），get（），remove（）， clear（）， containsKey（）， containsValue（）， keySet（）， value（）， size（）
允许重复	允许	不允许	key不允许，value允许
顺序	有序	无序	TreeMap有序，HashMap无序，
线程安全	Vector是线程安全的，其余两个不安全	不安全	HashTable线程安全，HashMap线程不安全

HashTable是有序还是无序？请评论区解答。如有错误请及时纠正

3.ArrayList 和 LinkedList 的区别。

	ArrayList	LinkedList
底层实现	底层基于动态数组实现	基于链表实现
对于按index索引数据（查找）	ArrayList通过index直接定位到数组对应的节点，ArrayList 的时间复杂度是 O(1)	LinkedList需要从头节点或尾节点开始遍历，直到寻找到目标节点。而 LinkedList 是 O(n)。	ArrayList效率优于LinkedList
对于随机插入和删除	ArrayList需要移动目标节点后面的节点（使用System.arraycopy（）方法移动）	LinkedList只需要修改目标节点的next或prev属性即可	LinkedList效率上优于ArrayList
对于顺序插入和删除	不需要移动节点		LinkedListxiaolv更高，所以实际应用ArrayList应用更多，因为大多数情况都是顺序插入

4.如何实现数组和List之间的转换

List转换为数组：调用ArrayList的toArray方法。

数组转换为List：调用Arrays的asList方法。

5.ArrayList与Vector的区别。

几乎没什么区别，唯一的区别是 Vector 在方法上使用了 synchronized 来保证线程安全，因此在性能上 ArrayList 具有更好的表现。

有类似关系的还有：StringBuilder 和 StringBuffer、HashMap 和 Hashtable。

6.HashMap和HashTable的区别。

HashMap	HashTable
继承自AbstractMap类	HashTable继承自Dictionary类
允许key和value为空	不允许
默认初始容量为16	默认初始容量为11
扩容为原来的两倍	扩容为原来的两倍加1
非线程安全	线程安全
去掉了HashTable中的contains（）方法	有contains（）方法

7.在Queue中poll（）和remove（）有什么区别？

Queue 中 remove() 和 poll() 都是用来从队列头部删除一个元素。在队列元素为空的情况下，remove() 方法会抛出NoSuchElementException异常，poll() 方法只会返回 null 。

8. 哪些集合类是线程安全的？

vector：就比arraylist多了个同步化机制（线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用。在web应用中，特别是前台页面，往往效率（页面响应速度）是优先考虑的。
statck：堆栈类，先进后出。
hashtable：就比hashmap多了个线程安全。
enumeration：枚举，相当于迭代器。

9.迭代器Iterator是什么？

迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象，因为创建它的代价小。

10. Iterator 怎么使用？有什么特点？

Java中的Iterator功能比较简单，并且只能单向移动：

(1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

(2) 使用next()获得序列中的下一个元素。

(3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

(4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。　

Iterator是Java迭代器最简单的实现，为List设计的ListIterator具有更多的功能，它可以从两个方向遍历List，也可以从List中插入和删除元素。

11. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

Iterator可用来遍历Set和List集合，但是ListIterator只能用来遍历List。
Iterator对集合只能是前向遍历，ListIterator既可以前向也可以后向。
ListIterator实现了Iterator接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。

12. 如何决定使用 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，假如你需要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，也许向HashMap中添加元素会更快，将map换为TreeMap进行有序key的遍历。

13. 说一下 HashSet 的实现原理？

HashSet底层由HashMap实现
HashSet的值存放于HashMap的key上
HashMap的value统一为PRESENT

14. 说一下 HashMap 的实现原理？

HashMap概述： HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。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。

HashMap的数据结构：在java编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。

当我们往Hashmap中put元素时,首先根据key的hashcode重新计算hash值,根据hash值得到这个元素在数组中的位置(下标)重点来讲解一下这个过程：就是说传进来一个key，计算出对应的下标

static final int hash(Object key) {

int h;

return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

}

就是传进来一个key值，求出h，然后h右移16位，异或h，最终求出下标

如果该数组在该位置上已经存放了其他元素,那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,最先加入的放入链尾.如果数组中该位置没有元素,就直接将该元素放到数组的该位置上。

需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化,当链表中的节点数据超过八个之后,该链表会转为红黑树来提高查询效率,从原来的O(n)到O(logn)

15.为什么要改成数组+链表+红黑树

主要是为了提升在 hash 冲突严重时（链表过长）的查找性能，使用链表的查找性能是 O(n)，而使用红黑树是 O(logn)。

16、那在什么时候用链表？什么时候用红黑树？

对于插入，默认情况下是使用链表节点。当同一个索引位置的节点在新增后超过8个（阈值8）：如果此时数组长度大于等于 64，则会触发链表节点转红黑树节点（treeifyBin）；而如果数组长度小于64，则不会触发链表转红黑树，而是会进行扩容，因为此时的数据量还比较小。

对于移除，当同一个索引位置的节点在移除后达到 6 个，并且该索引位置的节点为红黑树节点，会触发红黑树节点转链表节点（untreeify）。

17.HashMap的插入流程

18.HashMap的扩容流程（可以对照插入流程，并没有找到很好的流程图）

19.除了HashMap，还用过那些map？

类	介绍	使用场景
HashTable	早期的线程安全Map，直接通过在方法上加synchronized实现线程安全	现在基本不会使用
CocurrentHashMap	线程安全的Map，通过synchronized+CAS实现线程安全	需要保证线程安全
LinkedHashMap	能记录访问顺序或插入的Map，通过head，tail属性维护有序双向链表，通过Entry的after和berore属性维护节点的顺序	需要记录访问顺序或插入顺序
TreeMap	通过实现Comparator实现自定义顺序的Map，如果没有指定Comparator，则会按key的升序排序，key如果没有实现Comparable接口则会抛异常	需要自定义排序
HashMap	最通用的Map，线程不安全，无序	无特殊需求都可使用

20、map遍历的几种方式

map遍历的方式有4种，

1、使用for循环遍历map；

2、使用迭代器遍历map；

3、使用keySet迭代遍历map；

4、使用entrySet遍历map。

创建一个Map集合

Map<String,String> map=new HashMap<String,String>();

map.put("username", "qq");

map.put("passWord", "123");

map.put("userID", "1");

map.put("email", "qq@qq.com");

方法一、for循环

for(Map.Entry<String, String> entry:map.entrySet()){

System.out.println(entry.getKey()+"--->"+entry.getValue());

}

方法二、迭代器

 System.out.println("通过iterator遍历所有的value,但是不能遍历key");
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Map.Entry<String, String> next = iterator.next();
            System.out.println("key="+next.getKey()+"value="+next.getValue());
        }

方法三、keySet()迭代

System.out.println("通过map.keyset进行遍历key和value");

for (String key:map.keySet()){

System.out.println("key= "+key+" and value= "+map.get(key));

}

方法四、entrySet()迭代

System.out.println("通过Map.entrySet;")

Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();

for (Map.Entry<String, String>entry:entries){

String value = entry.getValue();

String key = entry.getKey();

System.out.println("key="+key+"value="+value);

}

ArrayList的遍历性能比较高，同等数量级比set和map高一些

Arrays.asList生成的ArrayList是Arrays的内部类，虽然也继承了AbstractList，但是没有重写remove（）方法，而AbstractList中的remove（）方法只是抛异常，所以这个集合是不能移除的，而java中的ArrayList重写了remove（）方法，所以是可以移除的；