40個Java集合類面試題和答案詳解

1、40 個 Java 集合類面試題和答案詳解Java 集合框架為 Java 編程語言的基礎(chǔ)， 也是 Java 面試中很重要的一個知識點(diǎn)。這里，我列出了一些關(guān)于 Java 集合的重要問題和答案。1.Java 集合框架是什么？說出一些集合框架的優(yōu)點(diǎn)？每種編程語言中都有集合， 最初的 Java 版本包含幾種集合類： Vector 、 Stack 、HashTable 和 Array 。 隨著集合的廣泛使用， Java1.2 提出了囊括所有集合接口、實(shí)現(xiàn)和算法的集合框架。 在保證線程安全的情況下使用泛型和并發(fā)集合類， Java已經(jīng)經(jīng)歷了很久。它還包括在Java 并發(fā)包中，阻塞接口以及它們的實(shí)現(xiàn)。集合框架

2、的部分優(yōu)點(diǎn)如下：（ 1）使用核心集合類降低開發(fā)成本，而非實(shí)現(xiàn)我們自己的集合類。（ 2）隨著使用經(jīng)過嚴(yán)格測試的集合框架類，代碼質(zhì)量會得到提高。（ 3）通過使用JDK附帶的集合類，可以降低代碼維護(hù)成本。（ 4）復(fù)用性和可操作性。2 . 集合框架中的泛型有什么優(yōu)點(diǎn)？Java1.5 引入了泛型，所有的集合接口和實(shí)現(xiàn)都大量地使用它。泛型允許我們?yōu)榧咸峁┮粋€可以容納的對象類型， 因此， 如果你添加其它類型的任何元素，它會在編譯時報(bào)錯。這避免了在運(yùn)行時出現(xiàn)ClassCastException ，因?yàn)槟銓诰幾g時得到報(bào)錯信息。泛型也使得代碼整潔，我們不需要使用顯式轉(zhuǎn)換和instanceOf 操作符。它也給

3、運(yùn)行時帶來好處，因?yàn)椴粫a(chǎn)生類型檢查的字節(jié)碼指令。3 .Java 集合框架的基礎(chǔ)接口有哪些？Collection 為集合層級的根接口。一個集合代表一組對象，這些對象即為它的元素。 Java 平臺不提供這個接口任何直接的實(shí)現(xiàn)。Set 是一個不能包含重復(fù)元素的集合。這個接口對數(shù)學(xué)集合抽象進(jìn)行建模，被用來代表集合，就如一副牌。List 是一個有序集合，可以包含重復(fù)元素。你可以通過它的索引來訪問任何元素。 List 更像長度動態(tài)變換的數(shù)組。Map是一個將key映射到value的對象.一個Ma/能包含重復(fù)的key：每個key 最多只能映射一個value 。一些其它的接口有 Queue Dequeue S

4、ortedSet、SortedMap 和 Listiterator 。4 . 為何 Collection 不從 Cloneable 和 Serializable 接口繼承？Collection 接口指定一組對象，對象即為它的元素。如何維護(hù)這些元素由Collection 的具體實(shí)現(xiàn)決定。例如，一些如 List 的 Collection 實(shí)現(xiàn)允許重復(fù)的元素，而其它的如 Set 就不允許。很多 Collection 實(shí)現(xiàn)有一個公有的 clone方法。 然而， 把它放到集合的所有實(shí)現(xiàn)中也是沒有意義的。 這是因?yàn)?Collection 是一個抽象表現(xiàn)。重要的是實(shí)現(xiàn)。當(dāng)與具體實(shí)現(xiàn)打交道的時候， 克隆或序列

5、化的語義和含義才發(fā)揮作用。 所以，具體實(shí)現(xiàn)應(yīng)該決定如何對它進(jìn)行克隆或序列化，或它是否可以被克隆或序列化。在所有的實(shí)現(xiàn)中授權(quán)克隆和序列化，最終導(dǎo)致更少的靈活性和更多的限制。特定的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該決定它是否可以被克隆和序列化。5 .為何Map接口不繼承 Collection 接口 ？盡管Map接口和它的實(shí)現(xiàn)也是集合框架的一部分，但Map不是集合，集合也不是Map因此，Map繼承Collection 毫無意義，反之亦然。如果Map繼承Collection 接口，那么元素去哪兒？Map包含key-value 對,它提供抽取key 或 value 列表集合的方法，但是它不適合“一組對象”規(guī)范。1.1 terat

6、or是什么？iterator 接口提供遍歷任何Collection 的接口。 我們可以從一個Collection中使用迭代器方法來獲取迭代器實(shí)例。迭代器取代了 Java 集合框架中的Enumeration 。迭代器允許調(diào)用者在迭代過程中移除元素。7. Enumeration 和 iterator 接口的區(qū)別？Enumeration 的速度是 iterator 的兩倍，也使用更少的內(nèi)存。 Enumeration是非?；A(chǔ)的，也滿足了基礎(chǔ)的需要。但是，與Enumeration 相比， iterator更加安全，因?yàn)楫?dāng)一個集合正在被遍歷的時候，它會阻止其它線程去修改集合。迭代器取代了 Java 集合

7、框架中的 Enumeration 。迭代器允許調(diào)用者從集合中移除元素， 而 Enumeration 不能做到。 為了使它的功能更加清晰， 迭代器方法名已經(jīng)經(jīng)過改善。8. 為何沒有像Iterator.add() 這樣的方法，向集合中添加元素？語義不明，已知的是， Iterator 的協(xié)議不能確保迭代的次序。然而要注意，Listiterator沒有提供一個add操作，它要確保迭代的順序。9. 為何迭代器沒有一個方法可以直接獲取下一個元素，而不需要移動游標(biāo)？它可以在當(dāng)前Iterator 的頂層實(shí)現(xiàn)， 但是它用得很少， 如果將它加到接口中，每個繼承都要去實(shí)現(xiàn)它，這沒有意義。1.1 Iterater 和

8、 ListIterator 之間有什么區(qū)別？( 1) 我們可以使用 Iterator 來遍歷 Set 和 List 集合， 而 ListIterator 只能遍 歷 List 。( 2) Iterator 只可以向前遍歷，而LIstIterator 可以雙向遍歷。( 3) ListIterator 從 Iterator 接口繼承，然后添加了一些額外的功能，比如添加一個元素、替換一個元素、獲取前面或后面元素的索引位置。11. 遍歷一個 List 有哪些不同的方式？List<String> strList = newArrayList<>(); / 使用 for-each

9、循環(huán)for(String obj : strList) System.out.println(obj); /usingiteratorIterator<String> it = strList.iterator();while(it.hasNext() String obj = it.next(); System.out.println(obj);使用迭代器更加線程安全，因?yàn)樗梢源_保，在當(dāng)前遍歷的集合元素被更改的時候，它會拋出 ConcurrentModificationException 。12. 通過迭代器fail-fast 屬性，你明白了什么？每次我們嘗試獲取下一個元素的時

10、候， Iterator fail-fast 屬性檢查當(dāng)前集合結(jié)構(gòu)里的任何改動。如果發(fā)現(xiàn)任何改動，它拋出ConcurrentModificationException 。 Collection 中所有 Iterator 的實(shí)現(xiàn)都是按 fail-fast來設(shè)計(jì)的(ConcurrentHashMap和 CopyOnWriteArrayList 這類并發(fā)集合類除外)。13. fail-fast 與 fail-safe 有什么區(qū)別？Iterator 的 fail-fast 屬性與當(dāng)前的集合共同起作用，因此它不會受到集合中任何改動的影響。 Java.util 包中的所有集合類都被設(shè)計(jì)為 fail-fast

11、 的，而 java.util.concurrent 中的集合類都為 fail-safe 的。 Fail-fast 迭代器拋出 ConcurrentModificationException，而fail-safe 迭代器從不拋出ConcurrentModificationException。14. 在迭代一個集合的時候，如何避免 ConcurrentModificationException ？在遍歷一個集合的時候，我們可以使用并發(fā)集合類來避免ConcurrentModificationException ，比如使用 CopyOnWriteArrayList ，而不是 ArrayList 。15

12、. 為何 Iterator接口沒有具體的實(shí)現(xiàn)？Iterator 接口定義了遍歷集合的方法，但它的實(shí)現(xiàn)則是集合實(shí)現(xiàn)類的責(zé)任。每個能夠返回用于遍歷的 Iterator 的集合類都有它自己的 Iterator 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部類。這就允許集合類去選擇迭代器是fail-fast還是 fail-safe 的。 比如， ArrayList迭代器是 fail-fast 的，而 CopyOnWriteArrayList 迭代器是 fail-safe 的。 16.UnsupportedOperationException 是什么？UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的異常。在J

13、DK類中已被大量運(yùn)用，在集合框架 java.util.Collections.UnmodifiableCollection4等會在所有 add 和 remove操作中拋出這個異常。 17.在Java中，HashMa混如何工作的？HashMap在Map.Entry靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)中存儲 key-value 對。HashMaptJ用哈 希算法，在put和get方法中，它使用hashCode()和equals()方法。當(dāng)我們通 過傳遞key-value 對調(diào)用put方法的時候，HashMap#用Key hashCode()和哈希 算法來找出存儲key-value 對的索引。 Entry 存儲在 Lin

14、kedList 中，所以如果存在 entry ，它使用 equals() 方法來檢查傳遞的 key 是否已經(jīng)存在，如果存在， 它會覆蓋 value ，如果不存在，它會創(chuàng)建一個新的 entry 然后保存。當(dāng)我們通過 傳遞 key 調(diào)用 get 方法時，它再次使用 hashCode() 來找到數(shù)組中的索引，然后 使用 equals() 方法找出正確的 Entry ， 然后返回它的值。 下面的圖片解釋了詳細(xì) 內(nèi)容。其它關(guān)于HashMapt匕較重要的問題是容量、負(fù)荷系數(shù)和閥值調(diào)整。HashMap默認(rèn)的初始容量是32，負(fù)荷系數(shù)是0.75 。閥值是為負(fù)荷系數(shù)乘以容量，無論何時我們嘗試添加一個entry ,

15、如果map的大小比閥值大的時候，HashMap!t map的內(nèi)容進(jìn)行重新哈希， 且使用更大的容量。 容量總是 2 的冪， 所以如果你知道你需要存儲大量的 key-value 對， 比如緩存從數(shù)據(jù)庫里面拉取的數(shù)據(jù)， 使用正確的容量和負(fù)荷系數(shù)對HashMap®行初始化是個不錯的做法。18 .hashCode() 和 equals() 方法有何重要性？HashMap使用Key對象的hashCode()和equals()方法去決定key-value 對的 索引。當(dāng)我們試著從HashMa葉獲取值的時候，這些方法也會被用到。如果這些 方法沒有被正確地實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，兩個不同 Key 也許會產(chǎn)

16、生相同的hashCode()和equals()輸出，HashMap等會認(rèn)為它們是相同的，然后覆蓋它們，而非把它們存儲到不同的地方。 同樣的， 所有不允許存儲重復(fù)數(shù)據(jù)的集合類都使用 hashCode() 和 equals() 去查找重復(fù)，所以正確實(shí)現(xiàn)它們非常重要。 equals() 和 hashCode() 的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該遵循以下規(guī)則：( 1)如果o1.equals(o2) ，那么 o1.hashCode() = o2.hashCode() 總是為 true的。( 2)如果o1.hashCode() = o2.hashCode() ，并不意味著o1.equals(o2) 會為true 。19 .我們

17、能否使用任何類作為 Map的key ?我們可以使用任何類作為 Map的key,然而在使用它們之前，需要考慮以下 幾點(diǎn)：( 1)如果類重寫了equals() 方法，它也應(yīng)該重寫 hashCode() 方法。( 2) 類的所有實(shí)例需要遵循與equals() 和 hashCode() 相關(guān)的規(guī)則。 請參考之前提到的這些規(guī)則。( 3)如果一個類沒有使用equals() ，你不應(yīng)該在hashCode() 中使用它。(4)用戶自定義key 類的最佳實(shí)踐是使之為不可變的，這樣， hashCode() 值可以被緩存起來，擁有更好的性能。不可變的類也可以確保hashCode()和equals() 在未來不會改變

18、，這樣就會解決與可變相關(guān)的問題了。比如，我有一個類 MyKey在HashMa葉使用它。/傳遞給MyKey白name參數(shù)被用于equals()和hashCode()中Keykey = newMyKey('Pankaj'); /assume hashCode=1234myHashMap.put(key, 'Value'); / 以下的代碼會改變key 的 hashCode() 和equals() 值 key.setName('Amit'); /assume newhashCode=7890 / 下面會返回 null ,因?yàn)镠ashMa除嘗試查找存儲同

19、樣索引的key,而key已被改變了，匹配 失敗，返回 null myHashMap.get(new MyKey('Pankaj');那就是為何String 和Integer被作為HashMa/勺 key大量使用。20 .Map接口提供了哪些不同的集合視圖？Map接口提供三個集合視圖：(1) Set keyset():返回map中包含白所有key的一個Set視圖。集合是受map 支持的，map的變化會在集合中反映出來，反之亦然。當(dāng)一個迭代器正在遍歷一 個集合時，若map被修改了(除迭代器自身的移除操作以外)，迭代器的結(jié)果會 變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator 的 Remov

20、、e Set.remove 、 removeAll 、retainAll 和clear操作進(jìn)行元素移除，從map中移除對應(yīng)的映射。它不支持add 和 addAll 操作。(2) Collection values():返回一個 map中包含白所有 value 的一個 Collection 視圖。這個collection 受map支持的，map的變化會在collection 中反映出來， 反之亦然。當(dāng)一個迭代器正在遍歷一個 collection 時，若map®修改了(除迭 代器自身的移除操作以外)，迭代器的結(jié)果會變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator 的 Remov、e Set.re

21、move 、 removeAll 、 retainAll 和 clear 操作進(jìn)行元 素移除，從map中移除對應(yīng)的映射。它不支持 add和addAll操作。(3) Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():返回一個 map鐘包含的所有映射的一 個集合視圖。這個集合受map支持的，map的變化會在collection 中反映出來， 反之亦然。當(dāng)一個迭代器正在遍歷一個集合時，若map»修改了(除迭代器自身的移除操作，以及對迭代器返回的 entry 進(jìn)行 setValue 外)，迭代器的結(jié)果會 變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator 的 Rem

22、ov、e Set.remove 、 removeAll 、retainAll 和clear操作進(jìn)行元素移除，從map中移除對應(yīng)的映射。它不支持add 和 addAll 操作。21 .HashMap和 HashTable 有何不同？（1） HashMa而許 key 和 value 為 null ,而 HashTable 不允許。（2） HashTable是同步的，而HashMa/是。所以HashMapS合單線程環(huán)境， HashTable 適合多線程環(huán)境。（3）在Java1.4中引入了 LinkedHashMap HashMap勺一個子類，假如你想要遍 歷順序，你很容易從HashMap專向Link

23、edHashMap,但是HashTable不是這樣的， 它的順序是不可預(yù)知的。（4）HashMapS供對key的Set進(jìn)行遍歷，因此它是fail-fast 的，但HashTable 提供對key 的 Enumeration 進(jìn)行遍歷，它不支持fail-fast 。（5） 5） HashTable 被認(rèn)為是個遺留的類， 如果你尋求在迭代的時候修改Map， 你應(yīng)該使用CocurrentHashMap。22 .如何決定選用HashMa必是TreeMap?對于在Map中插入、刪除和定位元素這類操作，HashMap!最好的選擇。然 而，假如你需要對一個有序的key集合進(jìn)行遍歷，TreeMap是更好的選擇

24、?；?你的collection的大小，也許向HashMa計(jì)添加元素會更快，將mapft為TreeMap進(jìn)行有序 key 的遍歷。23 .ArrayList 和 Vector 有何異同點(diǎn)？ArrayList 和 Vector 在很多時候都很類似。（ 1）兩者都是基于索引的，內(nèi)部由一個數(shù)組支持。（ 2）兩者維護(hù)插入的順序，我們可以根據(jù)插入順序來獲取元素。（ 3） ArrayList 和 Vector 的迭代器實(shí)現(xiàn)都是fail-fast 的。（ 4） ArrayList 和 Vector 兩者允許 null 值，也可以使用索引值對元素進(jìn)行隨機(jī)訪問。以下是 ArrayList 和 Vector 的不

25、同點(diǎn)。（ 1） Vector 是同步的，而ArrayList 不是。然而，如果你尋求在迭代的時候?qū)α斜磉M(jìn)行改變，你應(yīng)該使用 CopyOnWriteArrayList 。（ 2） ArrayList 比 Vector 快，它因?yàn)橛型剑粫^載。（ 3） ArrayList 更加通用，因?yàn)槲覀兛梢允褂?Collections 工具類輕易地獲取 同步列表和只讀列表。24.Array 和 ArrayList 有何區(qū)別？什么時候更適合用 Array ？Array 可以容納基本類型和對象，而 ArrayList 只能容納對象。Array 是指定大小的，而ArrayList 大小是固定的。Array 沒有

26、提供 ArrayList 那么多功能， 比如 addAll 、 removeAll 和 iterator等。盡管 ArrayList 明顯是更好的選擇，但也有些時候Array 比較好用。（ 1）如果列表的大小已經(jīng)指定，大部分情況下是存儲和遍歷它們。（ 2） 對于遍歷基本數(shù)據(jù)類型，盡管 Collections 使用自動裝箱來減輕編碼任務(wù)，在指定大小的基本類型的列表上工作也會變得很慢。（ 3）如果你要使用多維數(shù)組，使用 比 List<List<>> 更容易。25 .ArrayList和 LinkedList 有何區(qū)別？ArrayList和 LinkedList 兩者都實(shí)現(xiàn)了

27、List 接口， 但是它們之間有些不同。（ 1） ArrayList 是由 Array 所支持的基于一個索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以它提供對元素的隨機(jī)訪問，復(fù)雜度為 O（1） ，但 LinkedList 存儲一系列的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，每個節(jié)點(diǎn)都與前一個和下一個節(jié)點(diǎn)相連接。所以，盡管有使用索引獲取元素的方法，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是從起始點(diǎn)開始遍歷， 遍歷到索引的節(jié)點(diǎn)然后返回元素， 時間復(fù)雜度為O（n） ，比 ArrayList 要慢。（ 2） ArrayList 相比，在 LinkedList 中插入、添加和刪除一個元素會更快，因?yàn)樵谝粋€元素被插入到中間的時候，不會涉及改變數(shù)組的大小，或更新索引。（ 3） LinkedLi

28、st 比 ArrayList 消耗更多的內(nèi)存，因?yàn)?LinkedList 中的每個節(jié)點(diǎn)存儲了前后節(jié)點(diǎn)的引用。26 . 哪些集合類提供對元素的隨機(jī)訪問？ArrayList 、HashMap TreeMap和HashTable類提供對元素的隨機(jī)訪問。27 .EnumSet 是什么？java.util.EnumSet 是使用枚舉類型的集合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)集合創(chuàng)建時，枚舉集合中的所有元素必須來自單個指定的枚舉類型，可以是顯示的或隱示的。 EnumSet是不同步的，不允許值為 null 的元素。它也提供了一些有用的方法，比如copyOf（Collection c） 、of（E first,E rest） 和 c

29、omplementOf（EnumSet s）。28 . 哪些集合類是線程安全的？Vector 、 HashTable、 Properties 和 Stack 是同步類，所以它們是線程安全 的，可以在多線程環(huán)境下使用。 Java1.5 并發(fā) API 包括一些集合類，允許迭代時修改，因?yàn)樗鼈兌脊ぷ髟诩系目寺∩?，所以它們在多線程環(huán)境中是安全的。29 . 并發(fā)集合類是什么？Java1.5 并發(fā)包( java.util.concurrent )包含線程安全集合類，允許在迭代時修改集合。迭代器被設(shè)計(jì)為 fail-fast 的，會拋出ConcurrentModificationException 。一部分

30、類為： CopyOnWriteArrayList 、ConcurrentHashMap、 CopyOnWriteArraySet 。30 .BlockingQueue 是什么？Java.util.concurrent.BlockingQueue 是一個隊(duì)列，在進(jìn)行檢索或移除一個元素的時候， 它會等待隊(duì)列變?yōu)榉强眨?當(dāng)在添加一個元素時， 它會等待隊(duì)列中的可用空間。 BlockingQueue 接口是 Java 集合框架的一部分，主要用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式。我們不需要擔(dān)心等待生產(chǎn)者有可用的空間，或消費(fèi)者有可用的對象，因?yàn)樗荚贐lockingQueue 的實(shí)現(xiàn)類中被處理了。 Java 提供了集

31、中BlockingQueue 的實(shí)現(xiàn)，比如 ArrayBlockingQueue 、 LinkedBlockingQueue 、PriohtyBlockingQueue,、SynchronousQueue等。31. 隊(duì)列和棧是什么，列出它們的區(qū)別？棧和隊(duì)列兩者都被用來預(yù)存儲數(shù)據(jù)。 java.util.Queue 是一個接口，它的實(shí)現(xiàn)類在 Java 并發(fā)包中。 隊(duì)列允許先進(jìn)先出( FIFO) 檢索元素， 但并非總是這樣。Deque接口允許從兩端檢索元素。棧與隊(duì)列很相似，但它允許對元素進(jìn)行后進(jìn)先出(LIFO)進(jìn)行檢索。Stack是一個擴(kuò)展自Vector的類，而 Queued一個接口。32. Col

32、lections 類是什么？Java.util.Collections 是一個工具類僅包含靜態(tài)方法，它們操作或返回集合。 它包含操作集合的多態(tài)算法， 返回一個由指定集合支持的新集合和其它一些內(nèi)容。這個類包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混編和逆序等。33. Comparable 和 Comparator 接口是什么？如果我們想使用 Array 或 Collection 的排序方法時， 需要在自定義類里實(shí)現(xiàn)Java 提供 Comparable接口。Comparable 接口有 compareTo(T OBJ)方法，它被排序方法所使用。我們應(yīng)該重寫這個方法，如果“ this ”對象比傳遞

33、的對象參數(shù)更小、相等或更大時，它返回一個負(fù)整數(shù)、 0 或正整數(shù)。但是，在大多數(shù)實(shí)際情況下，我們想根據(jù)不同參數(shù)進(jìn)行排序。比如，作為一個CEO我想對雇員基于薪資進(jìn)行排序，一個HR想基于年齡對他們進(jìn)行排序。這就是我們需要使用Comparator 接口的情景，因?yàn)?CpareTo(Object o) 方法實(shí)現(xiàn)只能基于一個字段進(jìn)行排序，我們不能根據(jù)對象排序的需要選擇字段。Comparator接口的 compare(Object o1, Object o2) 方法的實(shí)現(xiàn)需要傳遞兩個對象參數(shù)，若第一個參數(shù)比第二個小，返回負(fù)整數(shù)；若第一個等于第二個，返回0；若第一個比第二個大，返回正整數(shù)。34. Compar

34、able 和 Comparator 接口有何區(qū)別？Comparable 和 Comparator 接口被用來對對象集合或者數(shù)組進(jìn)行排序。Comparable接口被用來提供對象的自然排序，我們可以使用它來提供基于單個邏輯的排序。Comparator 接口被用來提供不同的排序算法，我們可以選擇需要使用的Comparator 來對給定的對象集合進(jìn)行排序。35. 我們?nèi)绾螌σ唤M對象進(jìn)行排序？如果我們需要對一個對象數(shù)組進(jìn)行排序， 我們可以使用 Arrays.sort() 方法。如果我們需要排序一個對象列表，我們可以使用 Collection.sort() 方法。兩個類都有用于自然排序 (使用 Comparable) 或基于標(biāo)準(zhǔn)的排序 (使用Co