【收藏】50道Java集合经典面试题
1. Arraylist与LinkedList区别
ArrayList是数组的数据结构，LinkedList是链表的数据结构。
随机访问的时候，ArrayList的效率比较高，因为LinkedList要移动指针，而ArrayList是基于索引(index)的数据结构，可以直接映射到。
插入、删除数据时，LinkedList的效率比较高，因为ArrayList要移动数据。
LinkedList比ArrayList开销更大，因为LinkedList的节点除了存储数据，还需要存储引用。
2. Collections.sort和Arrays.sort的实现原理
Collections.sort底层实现
Arrays.sort底层实现
legacyMergeSort(a)，归并排序，
ComparableTimSort.sort()：即Timsort排序。
Timesort排序
找到各个run，并入栈。
按规则合并run。
3. HashMap原理，java8做了什么改变
HashMap是以键值对存储数据的集合容器
HashMap是非线性安全的。
HashMap底层数据结构：数组+(链表、红黑树)，jdk8之前是用数组+链表的方式实现，jdk8引进了红黑树
Hashmap数组的默认初始长度是16，key和value都允许null的存在
HashMap的内部实现数组是Node[]数组，上面存放的是key-value键值对的节点。HashMap通过put和get方法存储和获取。
HashMap的put方法，首先计算key的hashcode值，定位到对应的数组索引，然后再在该索引的单向链表上进行循环遍历，用equals比较key是否存在，如果存在则用新的value覆盖原值，如果没有则向后追加。
jdk8中put方法：先判断Hashmap是否为空，为空就扩容，不为空计算出key的hash值i，然后看table[i]是否为空，为空就直接插入，不为空判断当前位置的key和table[i]是否相同，相同就覆盖，不相同就查看table[i]是否是红黑树节点，如果是的话就用红黑树直接插入键值对，如果不是开始遍历链表插入，如果遇到重复值就覆盖，否则直接插入，如果链表长度大于8，转为红黑树结构，执行完成后看size是否大于阈值threshold，大于就扩容，否则直接结束。
HashMap的get方法就是计算出要获取元素的hash值，去对应位置获取即可。
HashMap的扩容机制，Hashmap的扩容中主要进行两步，第一步把数组长度变为原来的两倍，第二部把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中，jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二部一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。
HashMap大小为什么是2的幂次方？效率高+空间分布均匀
4. List 和 Set，Map 的区别
List 以索引来存取元素，有序的，元素是允许重复的，可以插入多个null。
Set 不能存放重复元素，无序的，只允许一个null
Map 保存键值对映射，映射关系可以一对一、多对一
List 有基于数组、链表实现两种方式
Set、Map 容器有基于哈希存储和红黑树两种方式实现
Set 基于 Map 实现，Set 里的元素值就是 Map的键值
5. poll()方法和 remove()方法的区别？
/**
* Retrieves and removes the head of this queue. This method differs
* from {@link #poll poll} only in that it throws an exception if this
* queue is empty.
*
* @return the head of this queue
* @throws NoSuchElementException if this queue is empty
*/
E remove();
/**
* Retrieves and removes the head of this queue,
* or returns {@code null} if this queue is empty.
*
* @return the head of this queue, or {@code null} if this queue is empty
*/
E poll();
6. HashMap，HashTable，ConcurrentHash的共同点和区别
底层由链表+数组+红黑树实现
可以存储null键和null值
线性不安全
初始容量为16，扩容每次都是2的n次幂
加载因子为0.75，当Map中元素总数超过Entry数组的0.75，触发扩容操作.
并发情况下，HashMap进行put操作会引起死循环，导致CPU利用率接近100%
HashMap是对Map接口的实现
HashTable的底层也是由链表+数组+红黑树实现。
无论key还是value都不能为null
它是线性安全的，使用了synchronized关键字。
HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
Hashtable初始容量为11
ConcurrentHashMap的底层是数组+链表+红黑树
不能存储null键和值
ConcurrentHashMap是线程安全的
ConcurrentHashMap使用锁分段技术确保线性安全
JDK8为何又放弃分段锁，是因为多个分段锁浪费内存空间，竞争同一个锁的概率非常小，分段锁反而会造成效率低。
7. 写一段代码在遍历 ArrayList 时移除一个元素
for(int i=list.size()-1; i>-1; i--){
if(list.get(i).equals("jay")){
list.remove(list.get(i));
}
}
Iterator itr = list.iterator();
while(itr.hasNext()) {
if(itr.next().equals("jay") {
itr.remove();
}
}
8. Java中怎么打印数组？
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
System.out.println(jayArray);
}
}
//output
[Ljava.lang.String;@1540e19d
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println);
}
}
//output
jay
boy
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
System.out.println(Arrays.toString(jayArray));
}
}
//output
[jay, boy]
9. TreeMap底层？
TreeMap实现了SotredMap接口，它是有序的集合。
TreeMap底层数据结构是一个红黑树，每个key-value都作为一个红黑树的节点。
如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器，则根据key执行自然排序。
10. HashMap 的扩容过程
第一步把数组长度变为原来的两倍，
第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中。
jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二步一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。
11. HashSet是如何保证不重复的
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
12. HashMap 是线程安全的吗，为什么不是线程安全的？死循环问题？
13. LinkedHashMap的应用，底层，原理
LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序（insert-order）或者是访问顺序，其中默认的迭代访问顺序就是插入顺序，即可以按插入的顺序遍历元素，这点和HashMap有很大的不同。
LRU算法可以用LinkedHashMap实现。
14. 哪些集合类是线程安全的？哪些不安全？
Vector：比Arraylist多了个同步化机制。
Hashtable：比Hashmap多了个线程安全。
ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。
Stack：栈，也是线程安全的，继承于Vector。
Hashmap
Arraylist
LinkedList
HashSet
TreeSet
TreeMap
15. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？
Vector是线程安全的，ArrayList不是线程安全的。
ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍，Vector是扩展1倍。
Vector只要是关键性的操作，方法前面都加了synchronized关键字，来保证线程的安全性。
16. Collection与Collections的区别是什么？
Collection
是Java集合框架中的基本接口，如List接口也是继承于它
public interface List<E> extends Collection<E> {
Collections是Java集合框架提供的一个工具类，其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下：
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
list.sort(null);
}
17. 如何决定使用 HashMap 还是TreeMap？
18. 如何实现数组和 List之间的转换？
List 转 Array
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
// 使用泛型，无需显式类型转换
String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(array[0]);
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
String[] array = (String[]) list.toArray();
System.out.println(array[0]);
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String;
at Test.main(Test.java:14)
Array 转List
String[] str = new String[] { "jay", "tianluo" };
List list = Arrays.asList(str);
list.add("boy");
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
at Test.main(Test.java:13)
//方式一：
ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二：
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;
19. 迭代器 Iterator 是什么？怎么用，有什么特点？
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
Iterator<E> iterator();
next() 方法获得集合中的下一个元素
hasNext() 检查集合中是否还有元素
remove() 方法将迭代器新返回的元素删除
forEachRemaining(Consumer<? super E> action) 方法，遍历所有元素
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list. iterator();
while(it. hasNext()){
String obj = it. next();
System. out. println(obj);
}
20. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？
ListIterator 比 Iterator有更多的方法。
ListIterator只能用于遍历List及其子类，Iterator可用来遍历所有集合，
ListIterator遍历可以是逆向的，因为有previous()和hasPrevious()方法，而Iterator不可以。
ListIterator有add()方法，可以向List添加对象，而Iterator却不能。
ListIterator可以定位当前的索引位置，因为有nextIndex()和previousIndex()方法，而Iterator不可以。
ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iierator仅能遍历，不能修改哦。
21. 怎么确保一个集合不能被修改？
public class Test {
//final 修饰
private static final Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
{
map.put(1, "jay");
map.put(2, "tianluo");
}
public static void main(String[] args) {
map.put(1, "boy");
System.out.println(map.get(1));
}
}
//可以洗发现，final修饰，集合还是会被修改呢
boy
unmodifiableMap
unmodifiableList
unmodifiableSet
public class Test {
private static Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
{
map.put(1, "jay");
map.put(2, "tianluo");
}
public static void main(String[] args) {
map = Collections.unmodifiableMap(map);
map.put(1, "boy");
System.out.println(map.get(1));
}
}
// 可以发现，unmodifiableMap确保集合不能修改啦，抛异常了
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.Collections$UnmodifiableMap.put(Collections.java:1457)
at Test.main(Test.java:14)
22. 快速失败(fail-fast)和安全失败(fail-safe)的区别是什么？
快速失败
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println(list.size());
}
}
}
1
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
3
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
at Test.main(Test.java:12)
安全失败
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println("list size:"+list.size());
}
}
}
1
list size:3
2
list size:4
23. 什么是Java优先级队列(Priority Queue)？
优先队列中元素默认排列顺序是升序排列
但对于自己定义的类来说，需要自己定义比较器
public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements java.io.Serializable {
...
private final Comparator<? super E> comparator;
peek()//返回队首元素
poll()//返回队首元素，队首元素出队列
add()//添加元素
size()//返回队列元素个数
isEmpty()//判断队列是否为空，为空返回true,不空返回false
1.基于优先级堆
2.不允许null值
3.线程不安全
4.出入队时间复杂度O(log(n))
5.调用remove()返回堆内最小值
24. JAVA8的ConcurrentHashMap为什么放弃了分段锁，有什么问题吗，如果你来设计，你如何设计。
25. 阻塞队列的实现，ArrayBlockingQueue的底层实现？
26. Java 中的 LinkedList是单向链表还是双向链表？
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
27. 说一说ArrayList 的扩容机制吧
public boolean add(E e) {
//扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果传入的是个空数组则最小容量取默认容量与minCapacity之间的最大值
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// 如果最小需要空间比elementData的内存空间要大，则需要扩容
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// 获取elementData数组的内存空间长度
int oldCapacity = elementData.length;
// 扩容至原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//校验容量是否够
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//若预设值大于默认的最大值，检查是否溢出
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用Arrays.copyOf方法将elementData数组指向新的内存空间
//并将elementData的数据复制到新的内存空间
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
28. HashMap 的长度为什么是2的幂次方，以及其他常量定义的含义~
hash%length=hash&(length-1)
29. ConcurrenHashMap 原理？1.8 中为什么要用红黑树？
java8不是用红黑树来管理hashmap,而是在hash值相同的情况下(且重复数量大于8),用红黑树来管理数据。
红黑树相当于排序数据。可以自动的使用二分法进行定位。性能较高。
30. ArrayList的默认大小
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
31. 为何Collection不从Cloneable和Serializable接口继承？
Collection表示一个集合，包含了一组对象元素。如何维护它的元素对象是由具体实现来决定的。因为集合的具体形式多种多样，例如list允许重复，set则不允许。而克隆（clone）和序列化（serializable）只对于具体的实体，对象有意义，你不能说去把一个接口，抽象类克隆，序列化甚至反序列化。所以具体的collection实现类是否可以克隆，是否可以序列化应该由其自身决定，而不能由其超类强行赋予。
如果collection继承了clone和serializable，那么所有的集合实现都会实现这两个接口，而如果某个实现它不需要被克隆，甚至不允许它序列化（序列化有风险），那么就与collection矛盾了。
32. Enumeration和Iterator接口的区别？
public interface Enumeration<E> {
boolean hasMoreElements();
E nextElement();
}
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
void remove();
}
函数接口不同
Enumeration速度快，占用内存少，但是不是快速失败的，线程不安全。
Iterator允许删除底层数据，枚举不允许
Iterator安全性高，因为其他线程不能够修改正在被Iterator遍历的集合里面的对象。
33. 我们如何对一组对象进行排序？
public class Student {
private String name;
private int score;
public Student(String name, int score){
this.name = name;
this.score = score;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student: " + this.name + " 分数：" + Integer.toString( this.score );
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Student> studentList = new ArrayList<>();
studentList.add(new Student("D", 90));
studentList.add(new Student("C", 100));
studentList.add(new Student("B", 95));
studentList.add(new Student("A", 95));
Collections.sort(studentList, Comparator.comparing(Student::getScore).reversed().thenComparing(Student::getName));
studentList.stream().forEach(p -> System.out.println(p.toString()));
}
}
34. 当一个集合被作为参数传递给一个函数时，如何才可以确保函数不能修改它？
在作为参数传递之前，使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法创建一个只读集合，这将确保改变集合的任何操作都会抛出UnsupportedOperationException。
35. 说一下HashSet的实现原理？
不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化。
元素可以为null
hashset保证元素不重复~ （这个面试官很可能会问什么原理，这个跟HashMap有关的哦）
HashSet，需要谈谈它俩hashcode()和equles()哦~
实际是基于HashMap实现的，HashSet 底层使用HashMap来保存所有元素的
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
36. Array 和 ArrayList 有何区别？
定义一个 Array 时，必须指定数组的数据类型及数组长度，即数组中存放的元素个数固定并且类型相同。
ArrayList 是动态数组，长度动态可变，会自动扩容。不使用泛型的时候，可以添加不同类型元素。
37. 为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为key？
它们都是final修饰的类，不可变性，保证key的不可更改性，不会存在获取hash值不同的情况~
它们内部已重写了equals()、hashCode()等方法，遵守了HashMap内部的规范
38. 如果想用Object作为hashMap的Key？；
重写hashCode()是因为需要计算存储数据的存储位置，需要注意不要试图从散列码计算中排除掉一个对象的关键部分来提高性能，这样虽然能更快但可能会导致更多的Hash碰撞；
重写equals()方法，需要遵守自反性、对称性、传递性、一致性以及对于任何非null的引用值x，x.equals(null)必须返回false的这几个特性，目的是为了保证key在哈希表中的唯一性；
39. 讲讲红黑树的特点？
每个节点或者是黑色，或者是红色。
根节点是黑色。
每个叶子节点（NIL）是黑色。[注意：这里叶子节点，是指为空(NIL或NULL)的叶子节点！]
如果一个节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的。
从一个节点到该节点的子孙节点的所有路径上包含相同数目的黑节点。
40. Java集合类框架的最佳实践有哪些？
1.根据应用需要正确选择要使用的集合类型对性能非常重要，比如：假如知道元素的大小是固定的，那么选用Array类型而不是ArrayList类型更为合适。
2.有些集合类型允许指定初始容量。因此，如果我们能估计出存储的元素的数目，我们可以指定初始容量来避免重新计算hash值或者扩容等。
3.为了类型安全、可读性和健壮性等原因总是要使用泛型。同时，使用泛型还可以避免运行时的ClassCastException。
4.使用JDK提供的不变类(immutable class)作为Map的键可以避免为我们自己的类实现hashCode()和equals()方法。
5.编程的时候接口优于实现
6.底层的集合实际上是空的情况下，返回为长度是0的集合或数组而不是null。
41.谈谈线程池阻塞队列吧~
ArrayBlockingQueue
LinkedBlockingQueue
DelayQueue
PriorityBlockingQueue
SynchronousQueue
42. HashSet和TreeSet有什么区别？
Hashset 的底层是由哈希表实现的，Treeset 底层是由红黑树实现的。
HashSet中的元素没有顺序，TreeSet保存的元素有顺序性（实现Comparable接口）
HashSet的add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(1);TreeSet中，add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(logn)
43. Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()?
44. 说出ArrayList,LinkedList的存储性能和特性
ArrayList,使用数组方式存储数据，查询时，ArrayList是基于索引(index)的数据结构，可以直接映射到，速度较快；但是插入数据需要移动数据，效率就比LinkedList慢一点~
LinkedList,使用双向链表实现存储,按索引数据需要进行前向或后向遍历，查询相对ArrayList慢一点；但是插入数据速度较快。
LinkedList比ArrayList开销更大，因为LinkedList的节点除了存储数据，还需要存储引用。
45. HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同？
46. ArrayList集合加入1万条数据，应该怎么提高效率
因为ArrayList的底层是数组实现,并且数组的默认值是10,如果插入10000条要不断的扩容,耗费时间,所以我们调用ArrayList的指定容量的构造器方法ArrayList(int size) 就可以实现不扩容,就提高了性能。
47. 如何对Object的list排序
public class Person {
private String name;
private Integer age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person("jay", 18));
list.add(new Person("tianLuo", 10));
list.stream().forEach(p -> System.out.println(p.getName()+" "+p.getAge()));
// 用comparing比较对象属性
list.sort(Comparator.comparing(Person::getAge));
System.out.println("排序后");
list.stream().forEach(p -> System.out.print(p.getName()+" "+p.getAge()+" "));
}
}
48. ArrayList 和 HashMap 的默认大小是多数？
49. 有没有有顺序的Map实现类，如果有，他们是怎么保证有序的
Hashmap和Hashtable 都不是有序的。
TreeMap和LinkedHashmap都是有序的。（TreeMap默认是key升序，LinkedHashmap默认是数据插入顺序）
TreeMap是基于比较器Comparator来实现有序的。
LinkedHashmap是基于链表来实现数据插入有序的。
50. HashMap是怎么解决哈希冲突的
Hashmap解决hash冲突，使用的是链地址法，即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置，如果为空就直接插入，不为空判断和当前值是否相等，相等就覆盖，如果不相等的话，判断是否是红黑树节点，如果不是，就从table[i]位置开始遍历链表，相等覆盖，不相等插入