Java集合面試問題
Java集合框架為Java程式語言的基礎，也是Java面試中很重要的一個知識點。在本文中，列出了一些關於Java集合的重要問題和答案。
1.Java集合框架是什麼？說出一些集合框架的優點？
每種程式語言中都有集合，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介面、實現和演算法的集合框架。在保證執行緒安全的情況下使用泛型和併發集合類，Java已經經歷了很久。它還包括在Java併發包中，阻塞介面以及它們的實現。
集合框架的部分優點如下：
使用核心集合類降低開發成本，而非實現我們自己的集合類。
隨著使用經過嚴格測試的集合框架類，程式碼質量會得到提高。
通過使用JDK附帶的集合類，可以降低程式碼維護成本。
複用性和可操作性。
2.集合框架中的泛型有什麼優點？
Java1.5引入了泛型，所有的集合介面和實現都大量地使用它。
泛型允許我們為集合提供一個可以容納的物件型別，因此，如果你新增其它型別的任何元素，它會在編譯時報錯。
這避免了在執行時出現ClassCastException，因為你將會在編譯時得到報錯資訊。
泛型也使得程式碼整潔，我們不需要使用顯式轉換和instanceOf操作符。
它也給執行時帶來好處，因為不會產生型別檢查的位元組碼指令。
3.Java集合框架的基礎介面有哪些？
Collection為集合層級的根介面。一個集合代表一組物件，這些物件即為它的元素。Java平臺不提供這個介面任何直接的實現。
Set是一個不能包含重複元素的集合。這個介面對數學集合抽象進行建模，被用來代表集合，就如一副牌。
List是一個有序集合，可以包含重複元素。你可以通過它的索引來訪問任何元素。List更像長度動態變換的陣列。
Map是一個將key對映到value的物件.一個Map不能包含重複的key：每個key最多隻能對映一個value。
一些其它的介面有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。
4.為何Collection不從Cloneable和Serializable介面繼承？
Collection介面指定一組物件，物件即為它的元素。如何維護這些元素由Collection的具體實現決定。例如，一些如List的Collection實現允許重複的元素，而其它的如Set就不允許。
很多Collection實現有一個公有的clone方法。然而，把它放到集合的所有實現中也是沒有意義的。這是因為Collection是一個抽象表現。重要的是實現。
當與具體實現打交道的時候，克隆或序列化的語義和含義才發揮作用。所以，具體實現應該決定如何對它進行克隆或序列化，或它是否可以被克隆或序列化。點選這裡一文學會序列化。
在所有的實現中授權克隆和序列化，最終導致更少的靈活性和更多的限制。特定的實現應該決定它是否可以被克隆和序列化。點選這裡一文學會序列化。
5.為何Map介面不繼承Collection介面？
儘管Map介面和它的實現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介面，那麼元素去哪兒？Map包含key-value對，它提供抽取key或value列表集合的方法，但是它不適合“一組物件”規範。
6.Iterator是什麼？
Iterator介面提供遍歷任何Collection的介面。我們可以從一個Collection中使用迭代器方法來獲取迭代器例項。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許呼叫者在迭代過程中移除元素。
7.Enumeration和Iterator介面的區別？
Enumeration的速度是Iterator的兩倍，也使用更少的記憶體。Enumeration是非常基礎的，也滿足了基礎的需要。但是，與Enumeration相比，Iterator更加安全，因為當一個集合正在被遍歷的時候，它會阻止其它執行緒去修改集合。
迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許呼叫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，迭代器方法名已經經過改善。
8.為何沒有像Iterator.add()這樣的方法，向集合中新增元素？
語義不明，已知的是，Iterator的協議不能確保迭代的次序。然而要注意，ListIterator沒有提供一個add操作，它要確保迭代的順序。
9.為何迭代器沒有一個方法可以直接獲取下一個元素，而不需要移動遊標？
它可以在當前Iterator的頂層實現，但是它用得很少，如果將它加到介面中，每個繼承都要去實現它，這沒有意義。
10.Iterater和ListIterator之間有什麼區別？
（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介面繼承，然後添加了一些額外的功能，比如新增一個元素、替換一個元素、獲取前面或後面元素的索引位置。
11.通過迭代器fail-fast屬性，你明白了什麼？
每次我們嘗試獲取下一個元素的時候，Iterator fail-fast屬性檢查當前集合結構裡的任何改動。如果發現任何改動，它丟擲ConcurrentModificationException。Collection中所有Iterator的實現都是按fail-fast來設計的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList這類併發集合類除外）。
12.fail-fast與fail-safe有什麼區別？
Iterator的fail-fast屬性與當前的集合共同起作用，因此它不會受到集合中任何改動的影響。Java.util包中的所有集合類都被設計為fail-fast的，
而java.util.concurrent中的集合類都為fail-safe的。
Fall—fast迭代器丟擲ConcurrentModificationException，
fall—safe迭代器從不丟擲ConcurrentModificationException。
13.在迭代一個集合的時候，如何避免
ConcurrentModificationException？
在遍歷一個集合的時候我們可以使用併發集合類來避免ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。
14.為何Iterator介面沒有具體的實現？
Iterator介面定義了遍歷集合的方法，但它的實現則是集合實現類的責任。每個能夠返回用於遍歷的Iterator的集合類都有它自己的Iterator實現內部類。
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是什麼？
UnsupportedOperationException是用於表明操作不支援的異常。在JDK類中已被大量運用，在集合框架java.util.Collections.UnmodifiableCollection將會在所有add和remove操作中丟擲這個異常。
16.hashCode()和equals()方法有何重要性？
HashMap使用Key物件的hashCode()和equals()方法去決定key-value對的索引。點選這裡一文搞懂它們之間的關係。
當我們試著從HashMap中獲取值的時候，這些方法也會被用到。如果這些方法沒有被正確地實現，在這種情況下，兩個不同Key也許會產生相同的hashCode()和equals()輸出，HashMap將會認為它們是相同的，然後覆蓋它們，而非把它們儲存到不同的地方。
同樣的，所有不允許儲存重複資料的集合類都使用hashCode()和equals()去查詢重複，所以正確實現它們非常重要。equals()和hashCode()的實現應該遵循以下規則：
如果o1.equals(o2)，那麼o1.hashCode() == o2.hashCode()總是為true的。
如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，並不意味著o1.equals(o2)會為true。
17.Map介面提供了哪些不同的集合檢視？
Map介面提供三個集合檢視：
1）Set keyset()：返回map中包含的所有key的一個Set檢視。集合是受map支援的，map的變化會在集合中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個集合時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的結果會變為未定義。集合支援通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的對映。
它不支援add和addAll操作。
2）Collection values()：返回一個map中包含的所有value的一個Collection檢視。這個collection受map支援的，map的變化會在collection中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個collection時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的結果會變為未定義。集合支援通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的對映。
它不支援add和addAll操作。
3）Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：返回一個map鍾包含的所有對映的一個集合檢視。這個集合受map支援的，map的變化會在collection中反映出來，反之亦然。當一個迭代器正在遍歷一個集合時，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作，以及對迭代器返回的entry進行setValue外），迭代器的結果會變為未定義。集合支援通過Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作進行元素移除，從map中移除對應的對映。它不支援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適合單執行緒環境，HashTable適合多執行緒環境。
（3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一個子類，假如你想要遍歷順序，你很容易從HashMap轉向LinkedHashMap，但是HashTable不是這樣的，它的順序是不可預知的。
（4）HashMap提供對key的Set進行遍歷，因此它是fail-fast的，但HashTable提供對key的Enumeration進行遍歷，它不支援fail-fast。
（5）HashTable被認為是個遺留的類，如果你尋求在迭代的時候修改Map，你應該使用CocurrentHashMap。
19.如何決定選用HashMap還是TreeMap？
對於在Map中插入、刪除和定位元素這類操作，HashMap是最好的選擇。然而，假如你需要對一個有序的key集合進行遍歷，TreeMap是更好的選擇。基於你的collection的大小，也許向HashMap中新增元素會更快，將map換為TreeMap進行有序key的遍歷。
20.ArrayList和Vector有何異同點？
ArrayList和Vector在很多時候都很類似 。
（1）兩者都是基於索引的，內部由一個數組支援。
（2）兩者維護插入的順序，我們可以根據插入順序來獲取元素。
（3）ArrayList和Vector的迭代器實現都是fail-fast的。
（4）ArrayList和Vector兩者允許null值，也可以使用索引值對元素進行隨機訪問。
以下是ArrayList和Vector的不同點 。
（1）Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，如果你尋求在迭代的時候對列表進行改變，你應該使用CopyOnWriteArrayList。
（2）ArrayList比Vector快，它因為有同步，不會過載。
（3）ArrayList更加通用，因為我們可以使用Collections工具類輕易地獲取同步列表和只讀列表。
21.Array和ArrayList有何區別？什麼時候更適合用Array？
Array可以容納基本型別和物件，而ArrayList只能容納物件。
Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。
Array沒有提供ArrayList那麼多功能，比如addAll、removeAll和iterator等。儘管ArrayList明顯是更好的選擇，但也有些時候Array比較好用。
（1）如果列表的大小已經指定，大部分情況下是儲存和遍歷它們。
（2）對於遍歷基本資料型別，儘管Collections使用自動裝箱來減輕編碼任務，在指定大小的基本型別的列表上工作也會變得很慢。
（3）如果你要使用多維陣列，使用[][]比List<List<>>更容易。
22.ArrayList和LinkedList有何區別？
ArrayList和LinkedList兩者都實現了List介面，但是它們之間有些不同。
1）ArrayList是由Array所支援的基於一個索引的資料結構，所以它提供對元素的隨機訪問，複雜度為O(1)，但LinkedList儲存一系列的節點資料，每個節點都與前一個和下一個節點相連線。所以，儘管有使用索引獲取元素的方法，內部實現是從起始點開始遍歷，遍歷到索引的節點然後返回元素，時間複雜度為O(n)，比ArrayList要慢。
2）與ArrayList相比，在LinkedList中插入、新增和刪除一個元素會更快，因為在一個元素被插入到中間的時候，不會涉及改變陣列的大小，或更新索引。
3）LinkedList比ArrayList消耗更多的記憶體，因為LinkedList中的每個節點儲存了前後節點的引用。
23.哪些集合類提供對元素的隨機訪問？
ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable類提供對元素的隨機訪問。
24.哪些集合類是執行緒安全的？
Vector、HashTable、Properties和Stack是同步類，所以它們是執行緒安全的，可以在多執行緒環境下使用。Java1.5併發API包括一些集合類，允許迭代時修改，因為它們都工作在集合的克隆上，所以它們在多執行緒環境中是安全的。點選這裡一文搞懂問什麼執行緒不安全。
25.併發集合類是什麼？
Java1.5併發包（java.util.concurrent）包含執行緒安全集合類，允許在迭代時修改集合。迭代器被設計為fail-fast的，會丟擲ConcurrentModificationException。一部分類為：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。
26.佇列和棧是什麼，列出它們的區別？
棧和佇列兩者都被用來預儲存資料。java.util.Queue是一個介面，它的實現類在Java併發包中。佇列允許先進先出（FIFO）檢索元素，但並非總是這樣。Deque介面允許從兩端檢索元素。棧與佇列很相似，但它允許對元素進行後進先出（LIFO）進行檢索。Stack是一個擴充套件自Vector的類，而Queue是一個介面。
27.Collections類是什麼？
Java.util.Collections是一個工具類僅包含靜態方法，它們操作或返回集合。
它包含操作集合的多型演算法，返回一個由指定集合支援的新集合和其它一些內容。這個類包含集合框架演算法的方法，比如折半搜尋、排序、混編和逆序等。
28.Comparable和Comparator介面有何區別？
Comparable和Comparator介面被用來對物件集合或者陣列進行排序。Comparable介面被用來提供物件的自然排序，我們可以使用它來提供基於單個邏輯的排序。
Comparator介面被用來提供不同的排序演算法，我們可以選擇需要使用的Comparator來對給定的物件集合進行排序。
29.我們如何對一組物件進行排序？
如果我們需要對一個物件陣列進行排序，我們可以使用Arrays.sort()方法。如果我們需要排序一個物件列表，我們可以使用Collection.sort()方法。
兩個類都有用於自然排序（使用Comparable）或基於標準的排序（使用Comparator）的過載方法sort()。Collections內部使用陣列排序方法，所有它們兩者都有相同的效能，只是Collections需要花時間將列表轉換為陣列。
30.當一個集合被作為引數傳遞給一個函式時，如何才可以確保函式不能修改它？
在作為引數傳遞之前，我們可以使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法建立一個只讀集合，
這將確保改變集合的任何操作都會丟擲UnsupportedOperationException。