集合相关

Java面试题

1.Java集合框架是什么？说出一些集合框架的优点？

每一种编程语言中都有集合，最初的Java版本包含集中集合类：Vctor，hashTable,和Array 等。随着Java集合的广泛使用，Java1.2提出了囊括所有集合的接口，实现算法的集合框架。在报关证线程安全的情况下使用泛型和并发集合类，在Java中已经由来已久了。它还包括在Java并发包中，阻塞接口以及他们的实现。

集合框架的部分优点如下:

• 使用核心集合框类降低开发成本，而非实现我们自己的集合类
• 使用经过严格测试的集合框架，代码的质量会显著提高
• 使用jdk原生自带的集合类，可以降低代码的维护成本
  • 增加复用性和可操作性

2.集合框架中的泛型有什么优点？

Java1.5引入泛型的概念，泛型为集合提供了可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其他类型的任何元素，他会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException类型转换错误。而且泛型同样也可以使代码变得整洁，我们不需要使用明式转换和instanceOf操作符。它运行时带来好处，因为不会产生类型检查的字节码指令。

3.Java集合框架的基础接口有哪些

• Collection 为集合层级的跟接口。一个集合代表一组对象，，这些对象纪委它的元素。Java平台不提供这个接口的任何直接的实现。
• Set 是一个不能包含重复元素的集合。这个接口对数字集合抽象进行建模，被用来代表集合，就如一副牌。吗，
• List是一个有序集合，可以包含重复元素。你可以通过他的索引来访问任何元素。list更像是长度态变换的数字
• Map是一个将key映射到value的对象，一个Map不能包含重复的key：每个key最多只能映射一个value
• 一些其他的接口有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator

4.为何Collection不从Cloneable和Serializable接口继承

Collection接口指定一组对象，对象既是他的元素。如何维护这些元素由Collection的具体实现来决定。因为不同的需求会导致不同的行为，例如List的Collection实现允许重复的元素，而其他的Set就不允许。很多的Collection实现，有一个公有的clone方法。然而，把他放到集合的所有的=实现中也么有意义。而只有在涉及到具体的实现意义的时候，克隆或者序列化的寓意和 含义才发挥作用。所以没具体实现应该决定如何对他进行克隆和实例化，或者决定他是否可以被克隆或者序列化。在所有的实现中都授权克隆或者实例化，会导致灵活性减少和有更多的限制。

5.为何Map接口不继承Collection接口？

虽然Map接口和它的实现类都是集合框架的一部分，但是Map不是集合，集合也不是Map。因此，Map继承Collection毫无意义，反之亦然。

如果Map继承Collection接口，那么元素去哪儿？Map包含key-value对，他提供key或value列表集合的方法，但是他不适合一组对象规范。

6.Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。我们可以从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

7.Enumeration和Iterator接口的区别？

Enumeration的速度是Iterator的两倍，也使用更少的内存》Enumeration是非常基础的，也满足基础的需要。但是与Enumeration想必，Iterator更加安全，因为当一个集合正在被遍历的时候他会组织其他线程去修改集合。

迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者从集合中移除元素，而Enumeration不能做到。为了使他的功能更加清晰，迭代器方法名已经经过改善了。

8.为何没有像Iterator.add()这样的方法，向集合中添加元素？

使用迭代器调用Iterator.add()、Iterator.remove()后，Iterator.next()还是指向原来的元素而使用for(int i = 0; i< list.size(); i++)循环调用list.add(i,  obj)后，下一个i指向的是新增的元素，而调用list.remove(i)，则下一个i会跳过一个元素。因此大部分迭代的情况还是优先考虑使用迭代器。

9.为何迭代器没有一个方法可以直接获取下一个元素，而不需要移动游标？

它可以在当前Iterator的顶层实现，但是它用得很少，如果将它加到接口中，每个继承都要去实现它，这没有意义。

10.Iterater和ListIterator之间有什么区别？

• 可以使用迭代器来遍历Set和List集合，而ListIterator只能遍历List。
• Iterator迭代器只可以向前遍历，而ListIterator却可以进行双向遍历。
• ListIterator从Iterator接口继承，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素，替换一个元素，获取前面或者后面元素的索引位置。

11.遍历一个List有哪些不同的方法

List strList = new ArrayList<>();

//使用for-each循环

for(String obj : strList){

System.out.println(obj);

}

//using iterator

Iterator it = strList.iterator();

while(it.hasNext()){

String obj = it.next();

System.out.println(obj);

}

使用迭代器更加线程安全，因为他可以确保，在当前比那里的集合元素被更改的时候，他会抛出ConcurrentModificationException异常

12.通过迭代器fail-fast属性，你明白了什么？

每次我们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast属性检查当前集合结构里的任何改动。如果发现任何改动，它抛出ConcurrentModificationException。Collection中所有的Iterator的实现都是按照fail-fast来进行设计的

13.fail-fast与fail-safe有什么区别？

Iterator的fail-fast属性与当前的集合共同起作用，因此它不受到集合中任何改动的影响。Java.util保重的所有集合类都是被设计为fail-fast的，而java.util.concurrent中的集合类都为fail-safe的。Fail-fast迭代器抛出ConcurrentModificationException而fail-safe迭代器从不抛出。

14.在迭代一个集合的时候，如何避免ConcurrentModificationExceptiion?

在遍历一个集合的时候我们可以使用并发集合类来避免这个问题。ConcurrentModificationException，比图使用CopyOnWriteArrayList而不是ArrayList

15.为何Iterator接口没有具体的实现？

迭代器的接口定义了遍历集合的方法，但是他的实现则是集合实现类的责任。每个能够返回用于比那里的迭代器的集合类都有它自己的Iterator实现内部类。这就允许集合类去选择迭代器fail-fast还是fail-safe。比如ArrayList迭代器是fail-fast的，而CopyOnWriteArrayList迭代器是fail-fast的。

16.UnsupportedOperationException是什么？

UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的异常。在jdk类中被大量运用，在集合框架java.util.Collection.UnmodifiableCollection将会在所有add和remove操作中抛出这个异常。

17.在Java中，HashMap是如何工作的。

HashMap在Map.Entry静态内部类实现中存储key-value对。HashMap使用哈希算法，在put和get方法中，他使用hashCode()和equals()方法。当我们传递key-value键值对调用put方法的时候，HashMap使用Key hashCode和哈希算法来 找出存储key-value的键值对的索引。Entry存储在LinkedList中，所以如果存在entry，它使用hashCode()来找到数组中的索引，然后使用equals()方法找出正确的Entry，然后返回它的值。

HashMap默认的初始容量是32，负荷系数是0.75。阀值是为负荷系数乘以容量，无论何时我们尝试添加一个entry，如果map的大小比阀值大的时候，HashMap会对map的内容进行重新哈希，且使用更大的容量。

18.hashCode()和equals()方法有何重要性

HashMa我们试着从HashMap中获取值的时候，这些方法也会被用到。用Key对象的hashCode()和equals()方法去决定key-value对的索引、如果这些方法没有被正确地实现，在这种情况下，两个不同Key也许会产生相同的hashCode()和equals()输出，HashMap将会认为它们是相同的，然后覆盖它们，而非把它们存储到不同的地方。同样的，所有不允许存储重复数据的集合类都使用hashCode()和equals()去查找重复，所以正确实现它们非常重要。

equals()和hashCode()的实现应该遵循以下规则：

（1）如果o1.equals(o2)，那么o1.hashCode() == o2.hashCode()总是为true的。

（2）如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，并不意味着o1.equals(o2)会为true。

19.我们能否使用任何类作为Map的key？

我们可以使用任何类作为Map的key，然而在使用它们之前，需要考虑一下几点:

（1）如果类重写了equals()方法，它也应该重写hashCode()方法。

（2）类的所有实例需要遵循与equals()和hashCode()相关的规则。请参考之前提到的这些规则。

（3）如果一个类没有使用equals()，你不应该在hashCode()中使用它。

（4）用户自定义key类的最佳实践是使之为不可变的，这样，hashCode()值可以被缓存起来，拥有更好的性能。不可变的类也可以确保hashCode()和equals()在未来不会改变，这样就会解决与可变相关的问题了。

//传递给MyKey的name参数被用于equals()和hashCode()中

MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234

myHashMap.put(key, 'Value');

// 以下的代码会改变key的hashCode()和equals()值

key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890

//下面会返回null，因为HashMap会尝试查找存储同样索引的key，而key已被改变了，匹配失败，返回null

myHashMap.get(new MyKey('Pankaj'));

20.Map接口提供更了那些不同的集合视图？

Set keyset()：返回map中包含的所有key的一个Set视图.

Collection values()：返回一个map中包含的所有value的一个Collection视图。

Set> entrySet()：返回一个map钟包含的所有映射的一个集合视图。

21.HashMap和HashTable有什么不同。

HashTable 是Dictionary的子类，而HashMap是Map的一个实现类。

HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许。

HashTable中的方法是同步的，而HashMap不是。所以HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境

HashMap提供对key的Set进行遍历，因此它是fail-fast的，HashTable提供对key
的Enumeration进行遍历，它不支持fail-fast。

HashTable被认为是个遗留的类，如果你寻求在迭代的时候修改Map，
你应该使用CocurrentHashMap。  

31.队列和栈是什么，列出它们的区别？

栈和队列两者都被用来预存储数据。Stack是一个扩展自Vector的类，而Queue是一个接口。

35.我们如何对一组对象进行排序？

如果我们需要对一个对象数组进行排序，我们可以使用Arrays.sort()方法。

38.集合框架里实现的通用算法有哪些？

Java集合框架提供常用的算法实现，比如排序和搜索。部分算法有排序、搜索、混编、最大最小值。

39.大写的O是什么？举几个例子？

大写的O描述的是，就数据结构中的一系列元素而言，一个算法的性能。Collection类就是实际的数据结构，我们通常基于时间、内存和性能，使用大写的O来选择集合实现。

40.与Java集合框架相关的有哪些最好的实践？

根据需要选择正确的集合类型。比如，如果指定了大小，我们会选用Array而非ArrayList。如果我们想根据插入顺序遍历一个Map，我们需要使用TreeMap。如果我们不想重复，我们应该使用Set。

一些集合类允许指定初始容量，所以如果我们能够估计到存储元素的数量，我们可以使用它，就避免了重新哈希或大小调整。

基于接口编程，而非基于实现编程，它允许我们后来轻易地改变实现。

总是使用类型安全的泛型，避免在运行时出现ClassCastException。

使用JDK提供的不可变类作为Map的key，可以避免自己实现hashCode()和equals()。

尽可能使用Collections工具类，或者获取只读、同步或空的集合，而非编写自己的实现。它将会提供代码重用性，它有着更好的稳定性和可维护性。