1.Java集合框架是什么？說(shuō)出一些集合框架的優(yōu)點(diǎn)？

每種編程語(yǔ)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(kāi)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(guò)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(guò)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)？

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。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)。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。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。它也給運(yùn)行時(shí)帶來(lái)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(lái)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(guò)它的索引來(lái)訪問(wèn)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(méi)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(yǔ)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。

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。

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(wú)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(lái)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(guò)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(guò)改善。

8.為何沒(méi)有像Iterator.add()這樣的方法，向集合中添加元素？

語(yǔ)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(méi)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(méi)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(méi)有意義。

10.Iterater和ListIterator之間有什么區(qū)別？

（1）我們可以使用Iterator來(lái)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.遍歷一個(gè)List有哪些不同的方式？

List<String> strList = new ArrayList<>();
//使用for-each循環(huán)
for(String obj : strList){
 System.out.println(obj);
}
//using iterator
Iterator<String> it = strList.iterator();
while(it.hasNext()){
 String obj = it.next();
 System.out.println(obj);
}

使用迭代器更加線程安全，因?yàn)樗梢源_保，在當(dāng)前遍歷的集合元素被更改的時(shí)候，它會(huì)拋出ConcurrentModificationException。

12.通過(guò)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(lái)設(shè)計(jì)的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList這類并發(fā)集合類除外）。

13.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。Fail-fast迭代器拋出ConcurrentModificationException，而fail-safe迭代器從不拋出ConcurrentModificationException。

14.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(lái)避免ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。

15.為何Iterator接口沒(méi)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。

16.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。

17.在Java中，HashMap是如何工作的？

HashMap在Map.Entry靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)中存儲(chǔ)key-value對(duì)。HashMap使用哈希算法，在put和get方法中，它使用hashCode()和equals()方法。當(dāng)我們通過(guò)傳遞key-value對(duì)調(diào)用put方法的時(shí)候，HashMap使用Key hashCode()和哈希算法來(lái)找出存儲(chǔ)key-value對(duì)的索引。Entry存儲(chǔ)在LinkedList中，所以如果存在entry，它使用equals()方法來(lái)檢查傳遞的key是否已經(jīng)存在，如果存在，它會(huì)覆蓋value，如果不存在，它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的entry然后保存。當(dāng)我們通過(guò)傳遞key調(diào)用get方法時(shí)，它再次使用hashCode()來(lái)找到數(shù)組中的索引，然后使用equals()方法找出正確的Entry，然后返回它的值。下面的圖片解釋了詳細(xì)內(nèi)容。

其它關(guān)于HashMap比較重要的問(wèn)題是容量、負(fù)荷系數(shù)和閥值調(diào)整。HashMap默認(rèn)的初始容量是32，負(fù)荷系數(shù)是0.75。閥值是為負(fù)荷系數(shù)乘以容量，無(wú)論何時(shí)我們嘗試添加一個(gè)entry，如果map的大小比閥值大的時(shí)候，HashMap會(huì)對(duì)map的內(nèi)容進(jìn)行重新哈希，且使用更大的容量。容量總是2的冪，所以如果你知道你需要存儲(chǔ)大量的key-value對(duì)，比如緩存從數(shù)據(jù)庫(kù)里面拉取的數(shù)據(jù)，使用正確的容量和負(fù)荷系數(shù)對(duì)HashMap進(jìn)行初始化是個(gè)不錯(cuò)的做法。

18.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。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(méi)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。

19.我們能否使用任何類作為Map的key？

我們可以使用任何類作為Map的key，然而在使用它們之前，需要考慮以下幾點(diǎn)：

（1）如果類重寫了equals()方法，它也應(yīng)該重寫hashCode()方法。

（2）類的所有實(shí)例需要遵循與equals()和hashCode()相關(guān)的規(guī)則。請(qǐng)參考之前提到的這些規(guī)則。

（3）如果一個(gè)類沒(méi)有使用equals()，你不應(yīng)該在hashCode()中使用它。

（4）用戶自定義key類的最佳實(shí)踐是使之為不可變的，這樣，hashCode()值可以被緩存起來(lái)，擁有更好的性能。不可變的類也可以確保hashCode()和equals()在未來(lái)不會(huì)改變，這樣就會(huì)解決與可變相關(guān)的問(wèn)題了。

比如，我有一個(gè)類MyKey，在HashMap中使用它。

//傳遞給MyKey的name參數(shù)被用于equals()和hashCode()中
MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234
myHashMap.put(key, 'Value');
// 以下的代碼會(huì)改變key的hashCode()和equals()值
key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890
//下面會(huì)返回null，因?yàn)镠ashMap會(huì)嘗試查找存儲(chǔ)同樣索引的key，而key已被改變了，匹配失敗，返回null
myHashMap.get(new MyKey('Pankaj'));

那就是為何String和Integer被作為HashMap的key大量使用。

20.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(lái)，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(guò)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(lái)，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(guò)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(lái)，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(guò)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。

這是關(guān)于Java集合框架面試題的上篇，是不是對(duì)Java集合框架有了一定了解了，下面就接著為大家分享下篇關(guān)于Java集合框架面試題。