【面试宝典】28道Java集合高频题库整理(附答案背诵版)

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分类专栏： java 面试宝典文章标签：面试 java

于 2024-06-17 22:20:11 首次发布

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常见的集合有哪些?

常见的Java集合可以分为两大类：Collection 和 Map。

Collection 接口下主要有以下几种实现：
- List：有序的集合，其中的元素可以重复。
  - ArrayList：基于动态数组实现，查询速度快，但在中间插入和删除元素时速度较慢。
  - LinkedList：基于双向链表实现，插入和删除速度快，但查询速度较慢。
  - Vector：与ArrayList类似，但它是线程安全的。
- Set：无序的集合，其中的元素不可以重复。
  - HashSet：基于哈希表实现，不保证有序。
  - LinkedHashSet：维护元素的插入顺序。
  - TreeSet：基于红黑树实现，元素按照自然顺序或者自定义的比较器顺序进行排序。
- Queue：一种先进先出 (FIFO) 的数据结构。
  - LinkedList：除了实现List接口外，还实现了Deque接口，可以作为双端队列使用。
  - PriorityQueue：基于优先堆实现，元素可以按照自然顺序或者自定义的比较器顺序出队。
- Deque：双端队列，可以在队头和队尾进行元素的插入和删除。
  - ArrayDeque：基于动态数组实现的双端队列。
  - LinkedList：同样可以作为双端队列使用。
Map：存储键值对，其中键是唯一的。
- HashMap：基于哈希表实现，不保证有序。
- LinkedHashMap：保持键的插入顺序。
- TreeMap：基于红黑树实现，键按照自然顺序或者自定义的比较器顺序进行排序。
- Hashtable：与HashMap类似，但它是线程安全的。

在并发编程中，常用的集合类型有哪些？

Java并发集合主要是java.util.concurrent包中的一些线程安全的集合类，它们能够在多线程环境下提供良好的性能。以下是一些常用的并发集合：

ConcurrentHashMap：这是一个线程安全的HashMap的变体。与HashTable相比，ConcurrentHashMap在并发环境下提供了更好的性能，因为它只会锁定部分段（segment），而不是整个数据结构。
CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet：这两个集合类在每次修改（例如添加或删除元素）时都会复制整个底层数组，从而实现线程安全。这使得在迭代期间可以不需要锁定，因此在读多写少的并发环境下表现很好。
ConcurrentLinkedQueue：一个线程安全的队列，使用链表实现。它采用了一种非阻塞的算法来实现线程安全，因此在高并发环境下性能很好。
ConcurrentLinkedDeque：一个线程安全的双端队列，同样使用链表实现和非阻塞算法。
BlockingQueue 接口和它的实现类，如 ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue，PriorityBlockingQueue，SynchronousQueue 等：这些队列在尝试获取元素但队列为空，或者尝试添加元素但队列已满时，会导致线程阻塞。这在生产者-消费者模式中非常有用。
BlockingDeque 接口和它的实现类 LinkedBlockingDeque：这是一个双端版本的BlockingQueue。
ConcurrentSkipListSet 和 ConcurrentSkipListMap：这两个集合类是线程安全的有序集合。它们内部使用跳表（Skip List）数据结构，可以提供与TreeSet和TreeMap类似的功能，但在并发环境下具有更好的性能。

以上这些并发集合都是设计用来替代传统的线程安全集合（如Vector和HashTable），以及通过Collections.synchronized*方法得到的同步集合。

哪些集合类支持对元素的随机访问？

在Java中，"随机访问"意味着我们可以直接通过索引访问集合中的元素，而不需要从开始位置遍历到所需位置。这通常在基于数组的集合中实现，因为数组支持通过索引的方式直接访问元素。

以下集合类支持对元素的随机访问：

ArrayList：ArrayList内部使用动态数组来存储元素，因此可以很快地通过索引访问元素。例如，你可以直接使用list.get(index)来获取指定索引位置的元素。
Vector：Vector和ArrayList类似，内部也是基于数组实现的。Vector是线程安全的，所以在多线程环境下，如果需要随机访问元素，Vector是一个好的选择。
CopyOnWriteArrayList：这是一个线程安全的ArrayList的变体，它也支持通过索引随机访问元素。

需要注意的是，其他一些集合类，如LinkedList、HashSet、TreeSet等，虽然提供了get或contains等方法，但是它们不支持通过索引直接访问元素，而是通过遍历或其他方式来查找元素，因此它们不支持随机访问。

例如，LinkedList虽然也有get(index)方法，但是它需要从头（或尾）开始遍历到指定索引的位置，所以它不被认为是支持随机访问的。

Comparable接口和Comparator接口的主要区别是什么？

Comparable 和 Comparator 都是Java中的接口，它们都用于定义对象的排序方式，但是它们的使用场景和方法有所不同。

Comparable接口：如果一个类实现了Comparable接口，那么它的对象就具有可比性，可以进行排序。Comparable接口中只有一个方法，即compareTo(T o)，用于比较当前对象与参数对象的大小。实现Comparable接口的类需要覆盖compareTo(T o)方法，定义对象的自然排序规则。例如，Java的String类和Integer类都实现了Comparable接口，定义了自然的字典序和数值大小排序规则。

应用场景：当你需要定义一个类的默认排序方式时，可以让这个类实现Comparable接口。
Comparator接口：Comparator接口则更加灵活，它可以定义任意两个对象之间的比较规则。Comparator接口中有两个方法，compare(T o1, T o2)和equals(Object obj)。通常我们只需要实现compare(T o1, T o2)方法，定义两个对象的比较规则。使用Comparator的好处是你可以定义多种排序规则，并在排序时动态选择使用哪种规则。

应用场景：当你需要对一些对象进行排序，但是这些对象的类没有实现Comparable接口，或者你需要使用不同于其自然排序规则的排序规则时，可以使用Comparator。

举例：假设我们有一个Person类，包含姓名和年龄两个字段。我们可以让Person类实现Comparable接口，按照姓名的字典序排序。但是在某些情况下，我们可能需要按照年龄排序，这时我们就可以定义一个实现了Comparator接口的类，按照年龄进行排序。

Collection接口和Collections类的主要区别是什么？

Collection 和 Collections 在Java中都是非常重要的，但它们的功能和用途是不同的：

Collection：
- 类型：它是一个接口。
- 所在包：java.util
- 描述：Collection是Java集合框架的根接口，它定义了用于操作数据集合的最基本的方法，例如add(), remove(), contains(), size()等。
- 子接口：主要的子接口包括List, Set, Queue等。这些子接口提供了更具体的数据结构的操作。
- 使用：通常，我们不直接使用Collection接口，而是使用它的具体实现类（例如ArrayList, HashSet等）或它的子接口。
Collections：
- 类型：它是一个工具类。
- 所在包：java.util
- 描述：Collections类提供了一系列的静态方法，用于对集合对象进行操作，例如排序、反转、同步包装、查找等。
- 主要方法：sort(), reverse(), synchronizedList(), min(), max(), emptyList()等。
- 使用：这是一个帮助类，不能被实例化。它为我们提供了许多操作集合的常用的静态方法。

Enumeration接口和Iterator接口有哪些不同？

Enumeration 和 Iterator 都是Java中的接口，用于遍历和操作数据集合的元素，但它们之间存在一些差异：

Enumeration：
- 版本：Enumeration接口在JDK 1.0中引入，它是早期Java版本的遗留。
- 方法：Enumeration接口中有两个方法：hasMoreElements()和nextElement()。
- 功能：Enumeration接口只能用于遍历集合，不能进行元素的删除操作。
- 安全性：Enumeration接口的方法不是fail-fast的，在使用Enumeration进行遍历时，其他线程可以修改集合，不会抛出ConcurrentModificationException。
Iterator：
- 版本：Iterator接口在JDK 1.2中引入，作为Enumeration的替代，更加强大和灵活。
- 方法：Iterator接口中有三个方法：hasNext(), next()和remove()。
- 功能：除了遍历集合，Iterator接口还可以通过remove()方法删除遍历过程中的元素。
- 安全性：Iterator接口的方法是fail-fast的，如果在使用Iterator进行遍历时，其他线程修改了集合，会立即抛出ConcurrentModificationException。