BAT面试系列之Java集合框架知识全面详解

一、ArrayList和Vector的区别？如何理解Vector的线程安全？

共同点

1、两者都实现了List接口，并且属于有序存储集合，可根据索引直接取值。

2、允许集合内的元素重复或为Null。

区别

1、ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的(Vector类中所有自带方法都是线程安全的，因为方法都使用synchronized关键字标注)

2、Vector扩容后会增长原来的一倍，ArrayList增长原来的0.5倍。

此外，关于Vector的线程安全问题，很多人都称之为“有条件的线程安全”，它对于单独的操作可以是线程安全的，但是某些操作序列可能需要外部同步。举个例子，假如我们定义如下删除Vector中最后一个元素方法，

public Object deleteLast(Vector v){ 
    int lastIndex = v.size()-1; 
    v.remove(lastIndex); 
}

这是一个复合操作，其中包括size(）和remove()，一旦多线程进行访问，有可能会抛出数据越界的异常。当然了，我们同样可以用 synchronized来修饰这个方法，但是synchronized 的开销是很大的。为了保证线程的安全以及资源的合理利用，可以采用如下方法初始化ArrayList。

List> data=Collections.synchronizedList(new ArrayList>());

二、简述ArrayList与LinkedList的使用场景以及原因？

线程安全性方面，ArrayList与LinkedList都是线程不安全的。

1、数据查询检索方面

       ArrayList它支持索引直接访问的方式(随机访问)，而LinkedList则需要遍历整个链表来获取对应的元素。因此一般来说ArrayList的访问速度是要比LinkedList要快的。这是由两者底层的存储结构决定的，ArrayList的底层是数组，LinkedList的底层是双向链表。

2、数据修改方面

         ArrayList由于是数组，对于删除和修改而言消耗是比较大(复制和移动数组实现)，偶尔可能会导致对数组重新进行分配；LinkedList是双向链表删除和修改只需要修改对应的指针即可，消耗是很小的。因此一般来说LinkedList的增删速度是要比ArrayList要快的。

但是，ArrayList的增删未必就是比LinkedList要慢。

       若增删都是在末尾来操作【每次调用的都是remove()和add()】，此时ArrayList就不需要移动和复制数组来进行操作了。如果数据量有百万级的时，速度是会比LinkedList要快的。

      若删除操作的位置是在中间。由于LinkedList的消耗主要是在遍历上，ArrayList的消耗主要是在移动和复制上(底层调用的是arraycopy()方法，是native方法)，所以ArrayList会相对快一些。

三、HashMap和Hashtable的区别？

共同点：

都是实现Map接口，并且都采用键值对的形式存取

区别：

1、同步性（重点）

    HashMap线程不安全的，而Hashtable是线程安全的。在多线程并发场景下，往往不用Hashtable，而使用ConcurrentHashMap的锁分段技术，它的实现原理是首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。使用方式如下：

Map myMap = new ConcurrentHashMap();

2、是否允许为null

        HashMap对象的key、value值均可为null；而HahTable对象的key、value值均不可为null。且两者的key值均不能重复，若添加key相同的键值对，后面的value会自动覆盖前面的value，但不会报错。

3、contains方法

Hashtable有contains方法，HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成了containsValue和containsKey

4、继承不同：

HashMap extends AbstractMap

public class Hashtable extends Dictionary

想要更加深入了解HashMap以及线程安全的同学，可以拜读一下这几篇文章：

1、来自美团点评技术团队Java 8系列之重新认识HashMap

2、ConcurrentHashMap使用示例

四、Set里的元素是不能重复的，那么添加元素时，用什么方法来去重? 是用==还是equals()?

HashSet中元素的存储原理（哈希算法）

      当向Set中添加对象时，首先调用此对象所在类的hashCode()方法，计算次对象的哈希值，此哈希值决定了此对象在Set中存放的位置；若此位置没有被存储对象则直接存储，若已有对象则通过对象所在类的equals()比较两个对象是否相同，相同则不能被添加。

下面通过解读HashSet中add的源代码，更加直观的看到算法过程：

//添加元素
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}
//map中put方法的源代码
public V put(K key, V value) {
    if (key == )  
           return putForNullKey(value);  
        int hash = hash(key.hashCode());  
        int i = indexFor(hash, table.length);  
        for (Entry e = table[i]; e != ; e = e.next) {  
            Object k;  
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key |||| key.equals(k)) {  
                V oldValue = e.value;  
                e.value = value;  
                e.recordAccess(this);  
                return oldValue;  
           }  

        }  
        modCount++;  
        addEntry(hash, key, value, i);  
        return ;  
｝

从源代码中可以看出，HashSet的add方法实际上实现的是map对象的put方法，在put方法中不仅用到了==方法，还有equals方法，用==比较的是hashcode的值，而用equals比较的则是对象的具体内容，所以两个方法都用到了。

五、Java中HashMap的key值要是为类对象则该类需要满足什么条件？

需要同时重写该类的hashCode()方法和它的equals()方法。

• 从源码可以得知，在插入元素的时候是先算出该对象的hashCode。如果hashcode相等话的。那么表明该对象是存储在同一个位置上的。
• 如果调用equals()方法，两个key相同，则替换元素
• 如果调用equals()方法，两个key不相同，则说明该hashCode仅仅是碰巧相同，此时是散列冲突，将新增的元素放在桶子上

一般来说，我们会认为：只要两个对象的成员变量的值是相等的，那么我们就认为这两个对象是相等的！因为，Object底层比较的是两个对象的地址，而对我们开发来说这样的意义并不大~这也就为什么我们要重写equals()方法

重写了equals()方法，就要重写hashCode()的方法。因为equals()认定了这两个对象相同，而同一个对象调用hashCode()方法时，是应该返回相同的值的！

六、Collection、Collections以及CollectionUtils的区别？以及CollectionUtils的常用方法？

1、Collection是集合的上级接口，继承它的有Set和List接口

2、Collections是集合的工具类，提供了一系列的静态方法对集合的搜索、查找、同步等操作

3、而CollectionUtils是apache common包下的一个工具类，对于集合也有一系列的操作

CollectionUtils的常用方法列举：

//1、判断集合是否为空，如果为空返回false
CollectionUtils.isEmpty(null)
CollectionUtils.isEmpty(new ArrayList())
CollectionUtils.isEmpty({a,b})
//2、判断集合是否不为空，如果不为空返回true
CollectionUtils.isNotEmpty(null)
CollectionUtils.isNotEmpty(new ArrayList())
CollectionUtils.isNotEmpty({a,b})

//2个集合间的操作： 
//集合a: {1,2,3,3,4,5}
//集合b: {3,4,4,5,6,7}

//(并集): {1,2,3,3,4,4,5,6,7}
CollectionUtils.union(a, b) 
//(交集):{3,4,5}
CollectionUtils.intersection(a, b) 
//(交集的补集):{1,2,3,4,6,7}  
CollectionUtils.disjunction(a, b)
//(交集的补集): {1,2,3,4,6,7}
CollectionUtils.disjunction(b, a)
//(A与B的差):{1,2,3}
CollectionUtils.subtract(a, b) 
// (B与A的差): {4,6,7}  
CollectionUtils.subtract(b, a)

七、Enumeration和Iterator接口的区别

大概的意思是：Iterator替代了Enumeration，Enumeration是一个旧的迭代器了。与Enumeration相比，Iterator更加安全，因为当一个集合正在被遍历的时候，它会阻止其它线程去修改集合。

• 我们在做练习的时候，迭代时会不会经常出错，抛出ConcurrentModificationException异常，说我们在遍历的时候还在修改元素。
• 这其实就是fail-fast机制~具体可参考博文：https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77051261

区别有三点：

• Iterator的方法名比Enumeration更科学
• Iterator有fail-fast机制，比Enumeration更安全
• Iterator能够删除元素，Enumeration并不能删除元素

八、Iterator与ListIterator是什么关系，两者的优缺点有什么？

两者关系：

ListIterator继承了Iterator接口，它用于遍历List集合的元素。

区别

1、ListIterator有add()方法，可以向List中添加对象，而Iterator不能。

2、ListIterator和Iterator都有hasNext()和next()方法，可以实现顺序向后遍历。但是ListIterator有hasPrevious()和previous()方法，可以实现逆向(顺序向前)遍历。Iterator就不可以。也就是说Iterator是单向的，而ListIterator是双向的。

3、ListIterator可以定位当前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现，Iterator 没有此功能。

4、都可实现删除对象，但是ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iterator仅能遍历，不能修改。

九、ArrayList集合加入1万条数据，应该怎么提高效率

ArrayList的默认初始容量为10，要插入大量数据的时候需要不断扩容，而扩容是非常影响性能的。因此，现在明确了10万条数据了，我们可以直接在初始化的时候就设置ArrayList的容量！

这样就可以提高效率了~