3到5年工作经验是如何回答面试中被问到的Java集合框架问题

骑猪看日落 2022-05-12 11:34 154阅读 0赞

> 可能很多人会问Java集合真的那么重要吗，就像为什么现在很多企业都喜欢先问算法一样，目的就是考察你对Java基础掌握的程度如何。下面我将列出了一些关于Java集合的重要问题，让我们一起看看3到5年的Java开发工程师是如何回答这些问题的。

# Java集合中 List、Set、Map 之间的区别 #

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;"><strong>比较/集合</strong></td> 
   <td style="width:203px;"><strong>List</strong></td> 
   <td style="width:247px;"><strong>Set</strong></td> 
   <td style="width:302px;"><strong>Map</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;">元素</td> 
   <td style="width:203px;">可以重复</td> 
   <td style="width:247px;">不可重复（equals比较）</td> 
   <td style="width:302px;">键必须唯一，但是值可以重复</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;">顺序</td> 
   <td style="width:203px;">有序</td> 
   <td style="width:247px;">无序（有hashcode决定）</td> 
   <td style="width:302px;">无序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;">常用方法</td> 
   <td style="width:203px;">add( )、remove( )、clear( )、get( )、contains( )、size( )</td> 
   <td style="width:247px;">add( )、remove( )、clear( )、contains( )、size( )</td> 
   <td style="width:302px;">put( )、get( )、remove( )、clear( )、containsKey( )、containsValue( )、keySet( )、values( )、size( )</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;">常见实现类</td> 
   <td style="width:203px;">ArrayList、LinkedList、Vector</td> 
   <td style="width:247px;">HashSet、LinkedHashSet、TreeSet</td> 
   <td style="width:302px;">HashMap、HashTable</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:98px;">允许插入null</td> 
   <td style="width:203px;">可以插入多个null</td> 
   <td style="width:247px;">只允许插入一个null</td> 
   <td style="width:302px;">键只允许插入一个null，值可以插入多个null值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 一、浅谈一下ArrayList和LinkedList各自的优缺点 #

1.  顺序插入速度ArrayList会比较快，因为ArrayList是基于数组实现的，数组是事先new好的，只要往指定位置塞一个数据就好了；LinkedList则不同，每次顺序插入的时候LinkedList将new一个对象出来，如果对象比较大，那么new的时间势必会长一点，再加上一些引用赋值的操作，所以顺序插入LinkedList必然慢于ArrayList。
2.  基于上一点，因为LinkedList里面不仅维护了待插入的元素，还维护了Entry（单向链表）的前置Entry和后继Entry，如果一个LinkedList中的Entry非常多，那么LinkedList将比ArrayList更耗费一些内存。
3.  数据遍历的速度，使用各自遍历效率最高的方式，ArrayList的遍历效率会比LinkedList的遍历效率高一些。
4.  LinkedList做插入、删除的时候，慢在寻址，快在只需要改变前后Entry（单向链表）的引用地址。ArrayList做插入、删除的时候，慢在数组元素的批量copy，快在寻址。

# 二、使用LinkedList实现堆栈和队列 #

> 1.堆栈：是一种先进后出的数据结构(容器)，就像弹夹一样（压子弹）
> 
> 2.队列：先进先出(当多个任务分配给打印机时，为了防止冲突，创建一个队列，把任务入队，按先入先出的原则处理任务。当多个用户要访问远程服务端的文件时，也用到队列，满足先来先服务的原则。)

[原来这才是使用LinkedList实现堆栈和队列的方式！][LinkedList]

# 三、for循环和foreach遍历集合哪个更快 #

> 1.当遍历数组结构的集合时用for或者foreach都行，在固定长度或长度不需要计算的时候for循环效率高于foreach。
> 
> 2.在不确定长度或者计算长度有损性能的时候用foreach比较方便。
> 
> 3.对于数组来说，for和foreach循环效率差不多，但是对于链表来说，for循环效率明显比foreach低。

如果使用foreach，当数据量大的时候有可能会导致系统崩溃，为什么会很糟糕，因为for循环时要获取第i个元素必须从头开始遍历,而iterator遍历就是从头开始遍历，遍历完只需要一次(foreach循环就是用的iterator)。

# 四、如何快速的遍历map集合，哪种方式最快？ #

map.entrySet即可，entrySet的方式整体都是比keySet方式要高一些，代码如下：

public static void main(String[] args) {
    	Map<Integer, String> map=new TreeMap<Integer, String>();
    	map.put(11, "张三");
    	map.put(22, "李四");
    	map.put(33, "王五");
    	map.put(11, "张三三");
    	for(Map.Entry<Integer, String> entry:map.entrySet()){
    		System.out.println("key:"+entry.getKey()+"\t"+"value:"+entry.getValue());
    	} 
    }

###  entrySet比keySet快的原因： ###

>  *  如果就只获取key来说，两者的差别并不大，但是如果要获取value，还是entrySet的效率会更好。因为keySet需要从map中再次根据key获取value(keySet相当于遍历了2次)，而entrySet是一次都全部获取出来。
>  *  map.get(key)获取的时候，底层其实根据key的hashcode值经过哈希算法得到一个hash值然后作为索引映射到对应table数组的索引位置，这是一次密集型计算，很耗费CPU，如果有大量的元素，则会使CPU使用率飙升，影响响应速度，而entrySet()返回的set里边元素都是Map.Entry类型，key和value就是这个类的一个属性，entry.getKey()和entry.getValue()效率肯定很高。

# 五、请说一说HashMap和HashSet有哪些区别？ #

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">HashMap</td> 
   <td style="width:514px;">HashSet</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">实现了Map接口</td> 
   <td style="width:514px;">实现了Set接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">储存键值对</td> 
   <td style="width:514px;">只存储对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">使用put()方法将元素放入map中</td> 
   <td style="width:514px;">使用add()方法将元素放入set中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">使用键对象来计算hashcode值&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td style="width:514px;">&nbsp;HashSet使用成员对象来计算hashcode值，对于两个对象来说hashcode可能相同，所以equals()方法用来判断对象的相等性，如果两个对象不同的话，那么返回false。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:335px;">HashMap比较快，因为是使用唯一的键来获取对象</td> 
   <td style="width:514px;">HashSet较HashMap来说比较慢</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

# 六、HashSet、TreeSet、LinkedHashSet区别？ #

*  HashSet：插入速度快
 *  TreeSet：可以确保集合元素处于排序状态
 *  LinkedHashSet：可以按照插入的顺序存储集合

> 1.HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet，在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。
> 
> 2.HashSet还有一个子类LinkedHashSet，LinkedHashSet集合也是根据元素hashCode值来决定元素存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，当遍历该集合时候，LinkedHashSet将会以元素的添加顺序访问集合的元素。 如果我们需要迭代遍历的顺序为插入顺序或者访问顺序，那么 LinkedHashSet 是需要我们首先考虑的。

# 七、HashMap的数据存储和实现原理你了解多少？ #

HashMap中的数据结构是数组+单链表的组合，以键值对(key-value)的形式存储元素的，通过put()和get()方法储存和获取对象。可以理解为两列多行的表格，第一列中存储索引或者起标识作用的对象，第二列存储我们实际要用的对象，当我们需要第二列中某个对象时，就去找这个对象的索引。

*  当我们给put()方法传递键和值时，HashMap会由key来调用hash()方法，返回键的hash值，计算Index后用于找到bucket（哈希桶）的位置来储存Entry对象。
 *  我们调用get()方法，HashMap会使用key的hashcode找到bucket位置，因为HashMap在链表中存储的是Entry键值对，所以找到bucket位置之后，会调用key的equals()方法，按顺序遍历链表的每个 Entry，直到找到想获取的 Entry 为止。

# 八、在什么场景下要重写equals()和hashcode()方法？ #

> 1.将对象放到Set集合或者是想作为Map的key时，那么你必须重写equals()方法，这样才能保证唯一性。hashCode 和 equals的关系：两个对象 equals的时候，hashCode必须相等，但hashCode相等，对象不一定equals。                                  
> 2.必须重写hashCode()的情况：如果你的对象想放进散列存储的集合中（比如：HashSet,LinkedHashSet）或者想作为散列Map（例如：HashMap,LinkedHashMap等等）的Key时，在重写equals()方法的同时，必须重写hashCode()方法。hashCode()方法存在的主要目的就是提高效率，但是如果你想把对象放到散列存储结构的集合中时，是必须要重写的。

hashCode并不能表现其唯一性，但是有离散性，其意义就是类似于进行hashMap等操作时，加快对象比较的速度，进而加快对象搜索的速度。

# 九、HashMap和TreeMap有什么不同？ #

> 1.当Map中插入、删除和定位元素这类操作时，HashMap是最好的选择。
> 
> 2.如果你需要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，向HashMap中添加元素会更快，将map换为TreeMap可以进行有序key的遍历。

# 十、Collections和Collection有哪些区别？ #

Collection 是一个集合根接口，Collections 是一个包装类（工具类/帮助类）。它包含有各种有关集合操作的静态多态方法。此类不能实例化，就像一个工具类，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作，服务于Java的Collection框架。

# 十一、如何对一组对象进行排序？ #

1.  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。
2.  如果我们需要排序一个对象列表，我们可以使用Collection.sort()方法。

两个都有用于自然排序（使用Comparable）或基于标准的排序（使用Comparator）的重载方法sort()。Collections内部使用数组排序方法，所有它们两者都有相同的性能，只是Collections需要花时间将列表转换为数组。

# 十二、Comparable和Comparator接口有何区别？ #

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:115px;">Comparable</td> 
   <td style="width:633px;">用来提供对象的自然排序，我们可以使用它来提供基于单个逻辑的排序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:115px;">Comparator</td> 
   <td style="width:633px;">提供不同的排序算法，我们可以选择需要使用的Comparator来对给定的对象集合进行排序。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Comparable和Comparator接口被用来对对象集合或者数组进行排序。

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[LinkedList]: https://blog.csdn.net/sujin_/article/details/81588413