【面试高高手】 —— Java集合篇（23题）

Love The Way You Lie 2023-10-16 09:37 92阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  1.Java中常见集合有哪些 ？
     *  2. 说说你对Java集合是怎么理解的？
     *  3.请你说一下List，Set，Map三者的特点是 ？
     *  4.在实际开发过程中如何更好的选择集合 ？
     *  5. ArrayList和Vector区别 ？
     *  6. ArrayList和LinkedList之间的区别是什么？
     *  7.HashSet和TreeSet的区别是什么？
     *  8. HashMap和Hashtable之间的区别是什么？
     *  9.什么是迭代器（Iterator）？它的作用是什么？
     *  10.如何在Java中创建不可变集合？
     *  11.如何遍历一个Map？
     *  12.CopyOnWriteArrayList是什么 ？
     *  13.List的遍历例方式该如何选择？
     *  14.ArrayList的扩容机制？
     *  15.CopyOnWriteArrayList有啥优缺点 ？
     *  16.CopyOnWriteArrayList的实现原理是什么 ？
     *  17.CopyOnWriteArrayList为什么并发安全且性能比Vector好 ？
     *  18.HashSet是如何检查重复的 ？
     *  19.ConcurrentHashMap特点和底层原理？
     *  20.如何将数组转换为List？
     *  21.HashSet和LinkedHashSet内部有什么区别？
     *  22.如何在集合中查找元素是否存在？
     *  23.线程安全的集合有哪些？他们的底层实现？

### 1.Java中常见集合有哪些 ？ ###

*  Collection
    
     *  List ：支持有序、可重复的元素，ArrayList、LinkedList、Vector。
     *  Set：无序，不允许重复元素，常用实现类有 HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。
     *  Queue：队列
     *  Deque ：双端队列
 *  Map
    
     *  HashMap
     *  LinkedHashMap
     *  HashTable：类似于 HashMap，但是是线程安全的，不推荐使用，可以使用 ConcurrentHashMap 代替。

### 2. 说说你对Java集合是怎么理解的？ ###

Java集合是一组用于存储和操作数据的类和接口的集合。它们是Java编程中非常重要的一部分，用于管理和组织数据，提供了各种数据结构和算法，以满足不同类型的数据存储和检索需求。以下是我对Java集合的理解：

*  数据存储和组织：Java集合用于存储和组织数据，可以存储不同类型的数据，包括基本数据类型和对象。它们提供了各种数据结构，如列表（List）、集合（Set）、映射（Map）等，以满足不同的数据组织需求。
 *  动态大小：Java集合通常具有动态大小，可以根据需要自动扩展或缩小。这使得它们非常灵活，可以适应不同数量的数据。
 *  类型安全：Java集合是类型安全的，这意味着它们可以在编译时检查数据类型，从而减少运行时错误。
 *  高性能：Java集合类经过优化，提供了高性能的数据访问和操作方法，以确保在大规模数据集上的效率。
 *  迭代和遍历：Java集合提供了方便的迭代和遍历机制，可以轻松地访问集合中的元素。
 *  多线程支持：Java集合包括线程安全的实现，例如ConcurrentHashMap，以支持多线程环境中的并发访问。
 *  丰富的功能：Java集合提供了丰富的功能，包括排序、查找、过滤、映射等操作，以满足各种数据处理需求。
 *  常见集合类：Java中一些常见的集合类包括ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。每个集合类都有其独特的特点和适用场景。

泛型支持：Java集合框架使用泛型来增强类型安全性，允许您在编译时指定集合中存储的元素类型。

### 3.请你说一下List，Set，Map三者的特点是 ？ ###

*  List（列表）：
    
     *  有序性：List是有序集合，它按照元素的插入顺序来维护元素。
     *  可重复性：List允许存储重复元素，同一个元素可以多次出现。
     *  访问元素：可以通过索引（位置）来访问和操作List中的元素，支持随机访问。
     *  常见实现类：ArrayList，LinkedList，Vector等。
 *  Set（集合）：
    
     *  无序性：Set是无序集合，它不维护元素的特定顺序。
     *  唯一性：Set不允许存储重复元素，每个元素在Set中只能出现一次。
     *  不支持索引：Set不支持通过索引访问元素，因为元素没有特定的位置。
     *  常见实现类：HashSet，LinkedHashSet，TreeSet等。
 *  Map（映射）：
    
     *  键-值对：Map是键值对的集合，每个元素都包含一个唯一的键和与之相关联的值。
     *  键的唯一性：Map中的键是唯一的，同一个键不能对应多个值。
     *  通过键访问：可以通过键来访问和操作Map中的值，而不是通过位置。
     *  常见实现类：HashMap，LinkedHashMap，TreeMap，HashTable等。

### 4.在实际开发过程中如何更好的选择集合 ？ ###

*  了解需求：首先，明确你的需求。了解你需要存储的数据类型、数据量、访问模式（读多写少、读写均衡、多线程访问等）以及对数据的操作需求（搜索、排序、迭代等）是选择集合的关键。
 *  有序性需求：  
    如果你需要维护元素的揺序，可以选择List。  
    如果元素的顺序无关紧要，可以选择Set或Map。
 *  元素唯一性需求：  
    如果需要确保元素的唯一性，选择Set。  
    如果需要建立键到值的映射关系，选择Map。
 *  数据量和性能：  
    对于小数据量和不需要高性能的场景，通常选择任何一种集合都可以。  
    对于大数据集，需要根据性能需求选择合适的数据结构，例如使用HashSet而不是ArrayList来避免重复数据的存储。  
    如果需要高性能的并发访问，可以考虑使用Concurrent集合（如ConcurrentHashMap）。
 *  操作需求：  
    如果需要频繁地进行插入和删除操作，考虑使用LinkedList或LinkedHashSet，因为它们在这些操作上更高效。  
    如果需要快速的随机访问元素，使用ArrayList或HashMap。
 *  线程安全性：  
    如果在多线程环境下访问集合，确保选择线程安全的集合类或考虑在操作上加锁以避免竞态条件。
 *  内存占用：  
    考虑集合的内存占用，选择合适的数据结构以最小化内存使用。
 *  对比不同集合实现：  
    Java提供了多种集合实现，例如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。仔细对比它们的性能和特性，选择最适合你需求的实现类。  
    使用泛型：尽量使用泛型来指定集合中存储的元素类型，以增强类型安全性。
 *  考虑第三方库：有时候，第三方库中可能有更适合特定需求的集合实现，可以考虑使用这些库。

### 5. ArrayList和Vector区别 ？ ###

1.  扩容方式：  
    1. ArrayList在原有容量基础上扩容0.5倍；  
    2. Vector在原有容量基础上，扩容1倍；
2.  线程安全：  
    1. ArrayList是线程不安全的；  
    2. Vector是线程安全的；
3.  执行效率：  
    1.Vector的方法都是由同步锁的，在方法执行期间需要加锁，解锁，所以性能会低于ArrayList。

### 6. ArrayList和LinkedList之间的区别是什么？ ###

1.  底层数据结构：ArrayList底层使用的是Object数组，LinkedList底层使用的是双向链表(JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环);
2.  插入和删除元素： ArrayList采用数组存储，插入删除时需要移动元素，所以性能较差，LinkedList采用链表存储，性能比较高；
    
     *  往集合中间插入数据时ArrayList比linkedList慢
     *  ArrayList正好扩容的时候添加数据要比LinkedList慢
     *  ArrayList要比LinkedList慢，原理同往集合中间插入数据一样，ArrayList每次删除数据都要对数组重组;
3.  查询数据：
    
     *  ArrayList比LinkedList快；ArrayList是数组有下标标记数据位置的，查询时世界返回对应数组下表数据即可
4.  数据存储：数组需要一块连续的内存，链表需要的内存不需要连续。

### 7.HashSet和TreeSet的区别是什么？ ###

*  底层数据结构：HashSet使用哈希表作为底层数据结构，而TreeSet使用红黑树作为底层数据结构。
 *  元素的排序方式：HashSet中的元素是无序的，而TreeSet中的元素是有序的，且默认按照元素的自然顺序排序。如果需要按照其他方式排序，则需要在创建TreeSet时指定一个Comparator对象。
 *  元素的唯一性：HashSet中的元素是唯一的，不允许重复，而TreeSet中的元素也是唯一的，但是它是通过比较器或元素的自然顺序来判断元素是否相同的。
 *  性能：HashSet的插入、删除和查找操作的时间复杂度都是O(1)，而TreeSet的这些操作的时间复杂度都是O(log n)。

因此，如果需要快速的插入、删除和查找操作，并且不需要元素有序，则可以选择HashSet。如果需要元素有序，或者需要按照其他方式进行排序，则可以选择TreeSet。

### 8. HashMap和Hashtable之间的区别是什么？ ###

*  线程安全性：  
    HashMap：HashMap 不是线程安全的。多个线程可以同时访问和修改一个 HashMap 实例，这可能导致并发问题，需要额外的同步措施来确保线程安全。  
    Hashtable：Hashtable 是线程安全的。它的方法是同步的，因此多个线程可以安全地访问和修改一个 Hashtable 实例。然而，这种同步可能会导致性能下降，因此在不需要线程安全性的情况下，推荐使用 HashMap。
 *  null 键和值：  
    HashMap：HashMap 允许键和值都为 null。  
    Hashtable：Hashtable 不允许键或值为 null。如果尝试将 null 放入 Hashtable，将引发 NullPointerException。
 *  遍历方式：  
    HashMap：HashMap 不保证元素的顺序，遍历的顺序不一定与元素插入的顺序一致。  
    Hashtable：Hashtable 不保证元素的顺序，遍历的顺序也不一定与元素插入的顺序一致。
 *  继承关系：  
    HashMap：HashMap 继承自 AbstractMap 类，实现了 Map 接口。  
    Hashtable：Hashtable 继承自 Dictionary 类，实现了 Map 接口的旧版本，不建议在新代码中使用。

### 9.什么是迭代器（Iterator）？它的作用是什么？ ###

迭代器是一种用于遍历集合元素的对象，它提供了一种统一的方式来访问集合中的元素，而不需要了解集合的内部结构。

### 10.如何在Java中创建不可变集合？ ###

使用Collections.unmodifiableXXX方法（如unmodifiableList、unmodifiableSet）可以创建不可变集合。

### 11.如何遍历一个Map？ ###

*  使用for循环遍历map；
 *  使用迭代器遍历map；
 *  使用keySet迭代遍历map；
 *  使用entrySet遍历map。

### 12.CopyOnWriteArrayList是什么 ？ ###

### 13.List的遍历例方式该如何选择？ ###

### 14.ArrayList的扩容机制？ ###

ArrayList 是一个数组结构的存储容器，默认情况下，设置数组长度是 10. 当然我们也可以在构建 ArrayList 对象的时候自己指定初始长度。 随着在程序里面不断的往 ArrayList 中添加数据，当添加的数据达到 10 个的时候， ArrayList 就没有多余容量可以存储后续的数据。 这个时候 ArrayList 会自动触发扩容。 扩容的具体流程很简单：

1.  首先，创建一个新的数组，这个新数组的长度是原来数组长度的 1.5 倍。
2.  然后使用 Arrays.copyOf 方法把老数组里面的数据拷贝到新的数组里面。 扩容完成后再把当前要添加的元素加入到新的数组里面，从而完成动态扩容的过程。

扩容时机：扩容，当添加元素时，如果元素个数+1> 当前数组长度 【size + 1 > elementData.length】时

### 15.CopyOnWriteArrayList有啥优缺点 ？ ###

1.  内存占用：如果 CopyOnWriteArrayList经常要增删改集合中的数据，执行add()，set()，remove()方法，每次都需要复制一个新数组，比较耗费内存；
2.  数据一致性：CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性，因为增删改操作的是新数组，读取操作的是原数组。

*  缺点：

内存开销：

CopyOnWriteArrayList 的核心特性是在写操作时复制整个底层数组，这意味着写操作会创建一个新的数组副本。这会导致大量的内存开销，尤其在列表很大的情况下。  
如果列表频繁被写入，可能会导致大量的内存分配和垃圾回收开销。  
写操作延迟：

由于写操作会涉及复制整个底层数组，因此写操作的时间复杂度是O(n)，其中n是列表的大小。这意味着写操作可能会相对较慢，特别是在列表很大的情况下。  
写操作的延迟可能会对某些实时性要求高的应用程序造成问题。

*  优点：  
    线程安全性：CopyOnWriteArrayList 提供了线程安全性。它的设计允许多个线程同时读取列表，而不需要额外的同步机制。这使得它非常适用于读多写少的场景。

避免并发修改异常：由于 CopyOnWriteArrayList 的写操作会复制底层数组，因此写操作不会影响正在进行的读操作，也不会导致并发修改异常（ConcurrentModificationException）。

一致性迭代：当你对 CopyOnWriteArrayList 进行迭代时，迭代器访问的是迭代器创建时的快照，而不会受到其他线程的修改影响。这确保了迭代的一致性，即迭代器不会抛出并发修改异常或返回不一致的数据。

简化代码：由于 CopyOnWriteArrayList 具有内置的线程安全性，你无需编写额外的同步代码，这可以简化代码并降低编程难度。

可预测的性能：在写操作时，CopyOnWriteArrayList 会复制整个底层数组，这可能会导致写操作的性能较差。然而，在读多写少的情况下，写操作的开销是可控的，而读操作的性能较高。这使得 CopyOnWriteArrayList 在特定的使用场景中表现良好。

适用于不经常变化的数据集：如果数据集很少发生变化，主要用于读取操作，CopyOnWriteArrayList 可以提供一致的、快速的读取性能。

*  适用场景：

尽管 CopyOnWriteArrayList 有一些缺点，但它在特定的使用场景中仍然非常有用：

读多写少：

当列表的读操作比写操作频繁得多时，CopyOnWriteArrayList 可以提供高效的线程安全性，因为读操作不会受到写操作的阻塞。  
数据不经常变化：

当列表的数据集不经常变化，而且主要用于读取操作时，CopyOnWriteArrayList 可以提供一致的快速读取性能。  
不要求实时性：

如果应用程序对写入操作的实时性要求不高，可以容忍写操作的延迟，那么 CopyOnWriteArrayList 可能是一个合适的选择。  
避免显式的同步：

如果你希望避免使用显式的同步机制（如锁），而又需要线程安全的列表，CopyOnWriteArrayList 可以提供一种简单的替代方案。  
需要注意的是，不是所有的场景都适合使用 CopyOnWriteArrayList。如果列表的写操作频繁且对实时性要求高，或者列表的大小非常大，可能需要考虑其他线程安全的数据结构，例如 ConcurrentHashMap 或自定义的锁机制。因此，在选择数据结构时，应根据具体的需求和性能要求来权衡使用 CopyOnWriteArrayList 的利弊。

### 16.CopyOnWriteArrayList的实现原理是什么 ？ ###

1.  CopyOnWriteArrayList的所有修改操作的底层原理都是通过创建数组的新副本来实现。
2.  当CopyOnWriteArrayList需要被修改的时候，并不修改原有内容，而是对原有数据进行一次性复制，将修改的内容写入新的副本中，然后再将修改

### 17.CopyOnWriteArrayList为什么并发安全且性能比Vector好 ？ ###

1.  Vector是增删改查方法都加了synchronized，保证同步，但是每个方法执行的时候都要去获取锁，性能就会大大降低；
2.  而CopyOnWriteArrayList 只是在**增删**改上加锁，但是读不加锁，在读方面的性能就好于Vector，CopyOnWriteArrayList支持**读多写少**的并发情况。读写分离，写时复制出一个新的数组，完成插入、修改或者移除操作后将新数组赋值给array。

### 18.HashSet是如何检查重复的 ？ ###

1.当对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashCode值来判断对象将要添加的位置，如果该位置没有其他元素，则代表不重复；  
2.如果该位置存在其他元素，会比较该位置链表内的其他元素的hashCode值，如果没有相同的hashCode，代表不重复；  
3.如果发现有相同的hashCode，接下来会调用equals()方法来检查这两个元素是否相同，如果equals()比较的结果是true，代表重复，否则代表不重复。

### 19.ConcurrentHashMap特点和底层原理？ ###

参考：[HashMap、HashTable、CurrentHashMap对比][HashMap_HashTable_CurrentHashMap]

### 20.如何将数组转换为List？ ###

使用Arrays.asList(T… a)方法可以将数组转换为List。

### 21.HashSet和LinkedHashSet内部有什么区别？ ###

### 22.如何在集合中查找元素是否存在？ ###

使用contains(Object obj)方法可以检查集合中是否包含指定的元素。

### 23.线程安全的集合有哪些？他们的底层实现？ ###

线程安全的集合有Vector、HashTable、Stack、ArrayBlockingQueue、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等。

[HashMap_HashTable_CurrentHashMap]: https://blog.csdn.net/qq_42785250/article/details/132796081?spm=1001.2014.3001.5502