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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(gè)知識(shí)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(cè)試的集合框架類，代碼質(zhì)量會(huì)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)？

1. 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。
2. 泛型允許我們?yōu)榧咸峁┮粋€(gè)可以容納的對(duì)象類型，因此，如果你添加其它類型的任何元素，它會(huì)在編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)。
3. 這避免了在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)ClassCastException，因?yàn)槟銓?huì)在編譯時(shí)得到報(bào)錯(cuò)信息。
4. 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。
5. 它也給運(yùn)行時(shí)帶來好處，因?yàn)椴粫?huì)產(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(jí)的根接口。一個(gè)集合代表一組對(duì)象，這些對(duì)象即為它的元素。Java平臺(tái)不提供這個(gè)接口任何直接的實(shí)現(xiàn)。

Set是一個(gè)不能包含重復(fù)元素的集合。這個(gè)接口對(duì)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(gè)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(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變換的數(shù)組。

Map是一個(gè)將key映射到value的對(duì)象.一個(gè)Map不能包含重復(fù)的key：每個(gè)key最多只能映射一個(gè)value。

一些其它的接口有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。

4.為何Collection不從Cloneable和Serializable接口繼承？

Collection接口指定一組對(duì)象，對(duì)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(gè)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)镃ollection是一個(gè)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(shí)候，克隆或序列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(duì)它進(jìn)行克隆或序列化，或它是否可以被克隆或序列化。點(diǎn)擊這里一文學(xué)會(huì)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。點(diǎn)擊這里一文學(xué)會(huì)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(duì)，它提供抽取key或value列表集合的方法，但是它不適合“一組對(duì)象”規(guī)范。

6.Iterator是什么？

Iterator接口提供遍歷任何Collection的接口。我們可以從一個(gè)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(gè)集合正在被遍歷的時(shí)候，它會(huì)阻止其它線程去修改集合。

迭代器取代了Java集合框架中的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(gè)add操作，它要確保迭代的順序。

9.為何迭代器沒有一個(gè)方法可以直接獲取下一個(gè)元素，而不需要移動(dòng)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(gè)繼承都要去實(shí)現(xiàn)它，這沒有意義。

10.Iterater和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(gè)元素、替換一個(gè)元素、獲取前面或后面元素的索引位置。

11.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(gè)元素的時(shí)候，Iterator fail-fast屬性檢查當(dāng)前集合結(jié)構(gòu)里的任何改動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)任何改動(dòng)，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）。

12.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(huì)受到集合中任何改動(dòng)的影響。Java.util包中的所有集合類都被設(shè)計(jì)為fail-fast的，

而java.util.concurrent中的集合類都為fail-safe的。

Fall—fast迭代器拋出ConcurrentModificationException，

fall—safe迭代器從不拋出ConcurrentModificationException。

13.在迭代一個(gè)集合的時(shí)候，如何避免？

ConcurrentModificationException？

在遍歷一個(gè)集合的時(shí)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。

14.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(gè)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。

15.UnsupportedOperationException是什么？

UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的異常。在JDK類中已被大量運(yùn)用，在集合框架java.util.Collections.UnmodifiableCollection將會(huì)在所有add和remove操作中拋出這個(gè)異常。

16.hashCode()和equals()方法有何重要性？

HashMap使用Key對(duì)象的hashCode()和equals()方法去決定key-value對(duì)的索引。點(diǎn)擊這里一文搞懂它們之間的關(guān)系。

當(dāng)我們?cè)囍鴱腍ashMap中獲取值的時(shí)候，這些方法也會(huì)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(gè)不同Key也許會(huì)產(chǎn)生相同的hashCode()和equals()輸出，HashMap將會(huì)認(rèn)為它們是相同的，然后覆蓋它們，而非把它們存儲(chǔ)到不同的地方。

同樣的，所有不允許存儲(chǔ)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(huì)為true。

17.Map接口提供了哪些不同的集合視圖？

Map接口提供三個(gè)集合視圖：

1）Set keyset()：返回map中包含的所有key的一個(gè)Set視圖。集合是受map支持的，map的變化會(huì)在集合中反映出來，反之亦然。當(dāng)一個(gè)迭代器正在遍歷一個(gè)集合時(shí)，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(huì)變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進(jìn)行元素移除，從map中移除對(duì)應(yīng)的映射。

它不支持add和addAll操作。

2）Collection values()：返回一個(gè)map中包含的所有value的一個(gè)Collection視圖。這個(gè)collection受map支持的，map的變化會(huì)在collection中反映出來，反之亦然。當(dāng)一個(gè)迭代器正在遍歷一個(gè)collection時(shí)，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(huì)變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進(jìn)行元素移除，從map中移除對(duì)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(gè)map鐘包含的所有映射的一個(gè)集合視圖。這個(gè)集合受map支持的，map的變化會(huì)在collection中反映出來，反之亦然。當(dāng)一個(gè)迭代器正在遍歷一個(gè)集合時(shí)，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作，以及對(duì)迭代器返回的entry進(jìn)行setValue外），迭代器的結(jié)果會(huì)變?yōu)槲炊x。集合支持通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進(jìn)行元素移除，從map中移除對(duì)應(yīng)的映射。它不支持add和addAll操作。

18.HashMap和HashTable有何不同？

（1）HashMap允許key和value為null，而HashTable不允許。

（2）HashTable是同步的，而HashMap不是。所以HashMap適合單線程環(huán)境，HashTable適合多線程環(huán)境。

（3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一個(gè)子類，假如你想要遍歷順序，你很容易從HashMap轉(zhuǎn)向LinkedHashMap，但是HashTable不是這樣的，它的順序是不可預(yù)知的。

（4）HashMap提供對(duì)key的Set進(jìn)行遍歷，因此它是fail-fast的，但HashTable提供對(duì)key的Enumeration進(jìn)行遍歷，它不支持fail-fast。

（5）HashTable被認(rèn)為是個(gè)遺留的類，如果你尋求在迭代的時(shí)候修改Map，你應(yīng)該使用CocurrentHashMap。

19.如何決定選用HashMap還是TreeMap？

對(duì)于在Map中插入、刪除和定位元素這類操作，HashMap是***的選擇。然而，假如你需要對(duì)一個(gè)有序的key集合進(jìn)行遍歷，TreeMap是更好的選擇?；谀愕腸ollection的大小，也許向HashMap中添加元素會(huì)更快，將map換為TreeMap進(jìn)行有序key的遍歷。

20.ArrayList和Vector有何異同點(diǎn)？

ArrayList和Vector在很多時(shí)候都很類似。

（1）兩者都是基于索引的，內(nèi)部由一個(gè)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(duì)元素進(jìn)行隨機(jī)訪問。

以下是ArrayList和Vector的不同點(diǎn)。

（1）Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，如果你尋求在迭代的時(shí)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?，不?huì)過載。

（3）ArrayList更加通用，因?yàn)槲覀兛梢允褂肅ollections工具類輕易地獲取同步列表和只讀列表。

21.Array和ArrayList有何區(qū)別？什么時(shí)候更適合用Array？

Array可以容納基本類型和對(duì)象，而ArrayList只能容納對(duì)象。

Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。

Array沒有提供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(shí)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(chǔ)和遍歷它們。

（2）對(duì)于遍歷基本數(shù)據(jù)類型，盡管Collections使用自動(dòng)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(huì)變得很慢。

（3）如果你要使用多維數(shù)組，使用[][]比List<List<>>更容易。

22.ArrayList和LinkedList有何區(qū)別？

ArrayList和LinkedList兩者都實(shí)現(xiàn)了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(gè)索引的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以它提供對(duì)元素的隨機(jī)訪問，復(fù)雜度為O(1)，但LinkedList存儲(chǔ)一系列的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與前一個(gè)和下一個(gè)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(shí)間復(fù)雜度為O(n)，比ArrayList要慢。

2）與ArrayList相比，在LinkedList中插入、添加和刪除一個(gè)元素會(huì)更快，因?yàn)樵谝粋€(gè)元素被插入到中間的時(shí)候，不會(huì)涉及改變數(shù)組的大小，或更新索引。

3）LinkedList比ArrayList消耗更多的內(nèi)存，因?yàn)長(zhǎng)inkedList中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)了前后節(jié)點(diǎn)的引用。

23.哪些集合類提供對(duì)元素的隨機(jī)訪問？

ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable類提供對(duì)元素的隨機(jī)訪問。

24.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(shí)修改，因?yàn)樗鼈兌脊ぷ髟诩系目寺∩?，所以它們?cè)诙嗑€程環(huán)境中是安全的。點(diǎn)擊這里一文搞懂問什么線程不安全。

25.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(shí)修改集合。迭代器被設(shè)計(jì)為fail-fast的，會(huì)拋出ConcurrentModificationException。一部分類為：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。

26.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(chǔ)數(shù)據(jù)。java.util.Queue是一個(gè)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(duì)元素進(jìn)行后進(jìn)先出（LIFO）進(jìn)行檢索。Stack是一個(gè)擴(kuò)展自Vector的類，而Queue是一個(gè)接口。

27.Collections類是什么？

Java.util.Collections是一個(gè)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(gè)由指定集合支持的新集合和其它一些內(nèi)容。這個(gè)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。

28.Comparable和Comparator接口有何區(qū)別？

Comparable和Comparator接口被用來對(duì)對(duì)象集合或者數(shù)組進(jìn)行排序。Comparable接口被用來提供對(duì)象的自然排序，我們可以使用它來提供基于單個(gè)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(duì)給定的對(duì)象集合進(jìn)行排序。

29.我們?nèi)绾螌?duì)一組對(duì)象進(jìn)行排序？

如果我們需要對(duì)一個(gè)對(duì)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(gè)對(duì)象列表，我們可以使用Collection.sort()方法。

兩個(gè)類都有用于自然排序（使用Comparable）或基于標(biāo)準(zhǔn)的排序（使用Comparator）的重載方法sort()。Collections內(nèi)部使用數(shù)組排序方法，所有它們兩者都有相同的性能，只是Collections需要花時(shí)間將列表轉(zhuǎn)換為數(shù)組。

30.當(dāng)一個(gè)集合被作為參數(shù)傳遞給一個(gè)函數(shù)時(shí)，如何才可以確保函數(shù)不能修改它？

在作為參數(shù)傳遞之前，我們可以使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法創(chuàng)建一個(gè)只讀集合，

這將確保改變集合的任何操作都會(huì)拋出UnsupportedOperationException。