Java集合常见面试题总结

主要参考：JavaGuide、小林coding，同时加上网上搜索整理和个人理解总结

1 集合概述

1.1 Java 集合概览🔥

Java 集合，也叫作容器，主要是由两大接口派生而来：一个是 Collection 接口，主要用于存放单一元素；另一个是 Map 接口，主要用于存放键值对。对于 Collection 接口，下面又有三个主要的子接口：List、Set 和 Queue。

Java 集合框架如下图所示：

• List ：存储的元素是有序的、可重复的。常用的实现List的类有LinkedList，ArrayList
• Set ：存储的元素不可重复的。常用的实现有HashSet，LinkedHashSet和TreeSet。
• Queue ：按特定的排队规则来确定先后顺序，存储的元素是有序的、可重复的。常用的实现有 PriorityQueue.
• Map ：使用键值对（key-value）存储，key 是无序的、不可重复的，value 是无序的、可重复的。主要实现有TreeMap、HashMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap。

1.2 数组与集合区别

• 数组是固定长度的数据结构，一旦创建长度就无法改变，而集合是动态长度的数据结构，可以根据需要动态增加或减少元素。
• 数组可以包含基本数据类型和对象，而集合只能包含对象。
• 数组可以直接访问元素，而集合需要通过迭代器或其他方法访问元素。

2 List

2.1 ArrayList底层实现原理🔥

• 底层数据结构：ArrayList底层是用动态的数组实现的
• 初始容量：ArrayList初始容量为0，当第一次添加数据的时候才会初始化容量为10
• 扩容逻辑：ArrayList在进行扩容的时候是原来容量的1.5倍，每次扩容都需要拷贝数组
• 添加逻辑
  • 确保数组已使用长度（size）加1之后足够存下下一个数据
  • 计算数组的容量，如果当前数组已使用长度+1后的大于当前的数组长度，则调用grow方法扩容（原来的1.5倍）
  • 确保新增的数据有地方存储之后，则将新元素添加到位于size的位置上。
  • 返回添加成功布尔值。

添加数据的流程如下

2.2 如何实现数组和List之间的转换

• 数组转List ，使用JDK中java.util.Arrays工具类的asList方法
• List转数组，使用List的toArray方法。无参toArray方法返回 Object数组，传入初始化长度的数组对象，返回该对象数组

List<String> myList = Arrays.asList(myArray); // 数组转list
str=myList.toArray(new String[0]); // list转数组

继续追问：用Arrays.asList转List后，如果修改了数组内容，list受影响吗？List用toArray转数组后，如果修改了List内容，数组受影响吗?

• Arrays.asList转换list之后，如果修改了数组的内容，list会受影响，因为它的底层使用的Arrays类中的一个内部类ArrayList来构造的集合，在这个集合的构造器中，把我们传入的这个集合进行了包装而已，最终指向的都是同一个内存地址
• list用了toArray转数组后，如果修改了list内容，数组不会影响，当调用了toArray以后，在底层是它是进行了数组的拷贝，跟原来的元素就没啥关系了，所以即使list修改了以后，数组也不受影响

2.3 ArrayList 与 LinkedList 区别?🔥

视频讲解：常见集合篇-08-ArrayList和LinkedList的区别是什么？_哔哩哔哩_bilibili

• 底层数据结构： ArrayList 底层使用的是动态数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表
• 插入和删除效率不同： ArrayList在尾部的插入和删除操作效率较高，但在中间或开头的插入和删除操作效率较低，需要移动元素。LinkedList在任意位置的插入和删除操作效率都比较高，因为只需要调整节点之间的指针。
• 随机访问的效率不同：ArrayList支持通过索引进行快速随机访问，时间复杂度为O(1)。LinkedList需要从头或尾开始遍历链表，时间复杂度为O(n)。
• 空间占用： ArrayList 在创建时需要分配一段连续的内存空间，列表的结尾会预留一定的容量空间。而 LinkedList 的每个节点不光需要存储元素还要存储指针。
• 使用场景： ArrayList适用于频繁随机访问和尾部的插入删除操作，而LinkedList适用于频繁的中间插入删除操作和不需要随机访问的场景。
• 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都不是线程安全的；

2.4 把ArrayList变成线程安全有哪些方法？

• 使用Collections类的synchronizedList方法将ArrayList包装成线程安全的List：
• 使用CopyOnWriteArrayList类代替ArrayList，它是一个线程安全的List实现：
• 使用Vector类代替ArrayList，Vector是线程安全的List实现：

2.5 ArrayList list=new ArrayList(10)中的 list 扩容几次

在 ArrayList 的源码中提供了一个带参数的构造方法，这个参数就是指定的集合初始长度，所以给了一个10的参数，就是指定了集合的初始长度是10，这里面并没有扩容。

2.6 ArrayList 可以添加 null 值吗？

ArrayList 中可以存储任何类型的对象，包括 null 值。不过，不建议向 ArrayList 中添加 null 值， null 值无意义，会让代码难以维护比如忘记做判空处理就会导致空指针异常。

2.7 LinkedList 为什么不能实现 RandomAccess 接口？