当前位置：首页 > news >正文

JAVA面试题大全(二)

news 来源：原创 2024/7/3 13:45:44

1、java 容器都有哪些？

Java中的容器主要可以分为两大类：Collection和Map。

Collection：

List：有序的集合，允许重复元素，可以通过索引访问元素。常用的实现类包括：
- ArrayList：实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
- LinkedList：链表实现，提供了在列表的开头和结尾进行操作的便利方法。
- Vector：和ArrayList类似，但是是同步的，因此是线程安全的。但同步需要花费机器时间，所以Vector的执行效率要低于ArrayList。
- Stack：栈是Vector的一个子类，它实现了一个后进先出（LIFO）的堆栈。
Set：不允许重复元素的集合，不保证元素的顺序。常用的实现类包括：
- HashSet：基于哈希表的实现，提供了高效的添加、删除和查找操作。
- TreeSet：基于红黑树的实现，提供了自然排序或自定义排序的功能。
- LinkedHashSet：哈希表和链表实现的结合，可以维护元素的插入顺序。

Map：

Map提供key到value的映射，一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。常用的实现类包括：

HashMap：基于哈希表的实现，提供了高效的添加、删除和查找操作。
Hashtable：和HashMap类似，但是是同步的，因此是线程安全的。但同步需要花费机器时间，所以Hashtable的执行效率要低于HashMap。
TreeMap：基于红黑树的实现，提供了自然排序或自定义排序的功能。
LinkedHashMap：哈希表和链表实现的结合，可以维护元素的插入顺序。
ConcurrentHashMap：适用于多线程环境的哈希表实现，提供了高效的并发性能。

此外，Java还提供了其他的容器类，如ArrayDeque（双端队列）、PriorityQueue（优先队列）等，它们分别提供了不同的功能和性能特点。

2、Collection 和 Collections 有什么区别？

Collection是集合的接口，其实现类有List和Set；

Collections是工具类，包含许多有关集合操作的静态多态方法，可以直接使用

3、List、Set、Map 之间的区别是什么？

List、Set和Map在Java中都是集合框架（Collections Framework）的重要部分，但它们之间有明显的区别：

List（列表）：
- 有序性：List中的元素按照它们被添加的顺序进行存储，并且可以通过索引访问每个元素。
- 可重复性：List允许存储相同的元素多次。也就是说，可以在List中添加重复的元素，并且它们可以保持各自的位置和顺序。
- 常见的实现类：ArrayList（动态数组实现，适用于查找和随机访问操作）和LinkedList（链表实现，提供了在列表的开头和结尾进行操作的便利方法）。
Set（集合）：
- 无序性：Set集合中的元素是无序的，不能通过下标或者位置来访问元素。遍历Set集合时获取元素的顺序是不确定的。
- 元素唯一性：Set集合中的元素是唯一的，不会存在重复的元素。当试图添加重复元素时，新元素不会被添加进集合中。
- 可变性：Set集合的元素可以被增加、删除或者修改，因此是可变的。
- 哈希表实现：Java中的HashSet是通过哈希表来实现的，因此Set集合的插入、查询和删除操作都具有较快的速度。
- 线程不安全：Set集合不是线程安全的，如果需要在多线程环境下使用，需要进行同步处理。
- 支持数学中的集合运算：Set集合支持并集、交集、差集等运算，方便我们进行集合的操作。
Map（映射）：
- 键值对存储：Map中存储的元素是以键值对的形式保存的，每个键值对包含一个键对象和一个值对象，可以根据键对象获取对应的值对象。
- 键的唯一性：在Map中，每个键对象是唯一的，不能存在相同的键对象，如果向Map中添加一个已经存在的键对象，则会替换掉原有的值对象。
- 支持null键和null值：HashMap和Hashtable支持null键和null值，TreeMap和ConcurrentHashMap不允许有null键。
- 无序性：HashMap和Hashtable等散列表实现的Map在存储键值对时并不是以顺序方式存储的，因此不能保证元素的顺序。但如果使用LinkedHashMap，则可以按照插入顺序或访问顺序进行遍历。
- 高效性：访问和修改Map集合中的元素都非常高效，可以通过哈希表实现，时间复杂度为O(1)。
- 可以存储不同类型的键值对：Map的键和值可以是任何类型的对象，只要它们能够被正确地哈希和比较。

总的来说，List、Set和Map在Java集合框架中各有其特定的用途和特点。List用于存储有序且可重复的元素，Set用于存储无序且唯一的元素，而Map则用于存储键值对形式的元素，其中键是唯一的。

4、HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

HashMap不是线程安全的，HashTable是线程安全的

HashMap允许Null Key和Null Value，HashTable不允许

5、如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？

性能：
- HashMap通常具有更高的性能，因为它的查找、插入和删除操作的时间复杂度都是O(1)。它通过哈希函数直接定位到数组的某个位置。
- TreeMap的查找、插入和删除操作的时间复杂度是O(log n)，因为它基于红黑树实现。在数据量较大时，HashMap的性能优势会更加明显。
排序：
- HashMap是无序的，它的存储和遍历顺序与元素的插入顺序无关。它只保证在单线程环境下遍历结果的一致性。
- TreeMap则是有序的，它可以根据键的自然顺序或自定义的Comparator顺序进行排序和遍历。这使得TreeMap在需要按照一定顺序处理数据的情况下更加适用。
内存占用：
- TreeMap由于内部采用红黑树数据结构，因此它的内存占用相对较高，比HashMap稍微大一些。
线程安全性：
- HashMap和TreeMap都是非线程安全的。如果你在多线程环境下使用，需要额外的同步处理。但Java也提供了线程安全的ConcurrentHashMap作为HashMap的替代品。
具体需求：
- 如果你的应用需要高性能的键值对存储，且不关心元素的顺序，那么HashMap是更好的选择。
- 如果你的应用需要按照键的排序顺序存储和遍历键值对，那么TreeMap是更好的选择。
其他特性：
- TreeMap还提供了诸如floorKey(), ceilingKey(), lowerKey(), higherKey()等方法，这些方法可以根据给定的键找到最接近的键，这在某些场景下可能很有用。

6、说一下 HashMap 的实现原理？

HashMap 的实现原理主要基于数组、链表和红黑树。以下是其具体的实现原理：

初始化：HashMap 创建一个初始容量为 16 的数组，称为“哈希桶”。
哈希函数：当添加一个键值对时，HashMap 使用哈希函数来计算该键的哈希码。这个哈希码用来决定该键值对在数组中的索引位置。
存储键值对：
- 如果该位置上没有其它键值对，则直接将该键值对存储在该位置上。
- 如果该位置上已经存在一个或多个键值对（发生了哈希冲突），则遍历链表或树，查找是否已经存在相同的键。
  - 如果存在，则更新对应的值。
  - 如果不存在，则将该键值对添加到链表或树的末尾。
数据结构调整：
- 如果链表长度超过了 8，则将链表转化为红黑树，以提高查找性能。
- 如果树的节点数量少于 6，则将树转换回链表，以节省内存。
扩容：当数组的使用量达到了负载因子（默认为 0.75）时，HashMap 会自动进行扩容。扩容操作会将数组长度加倍，并重新计算所有键值对的哈希码，然后将它们放入新的哈希桶中。

在 Java 的不同版本中，HashMap 的扩容机制可能有所不同。例如，在 JDK 1.8 中，HashMap 在第一次调用 put 方法时才会初始化数组，并且在扩容过程中会正序遍历原来的数组，并保持链表中节点的相对顺序不变。

总的来说，HashMap 通过哈希函数和哈希桶实现了快速定位元素位置的功能，并通过链表和红黑树解决了哈希冲突的问题。同时，它还具有较好的扩展性和灵活性，可以根据需要自动进行扩容和调整数据结构。

7、说一下 HashSet 的实现原理？

HashSet是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet的操作相对比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层的HashMap的相关方法来完成，HashSet不允许有重复的值，并且元素是无序的

8、ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

ArrayList的数据结构是动态数组；LinkedList的数据结构是双向链表。

ArrayList比LinkedList在随机访问的时候效率要高，因为LinkedList是线性的数据结构，需要依次往后查找

在非首尾的增删操作，LinkedList要比ArrayList的效率要高，因为ArrayList在操作增删时要影响其他元素的下标

总结：需要频繁读取集合中的元素时，推荐使用ArrayList；插入和删除操作较多时，推荐使用LinkedList

9、如何实现数组和 List 之间的转换？

在Java中，数组（Array）和List之间的转换是常见的操作。

数组转List

你可以使用Arrays.asList()方法将数组转换为List。但是要注意，Arrays.asList()返回的是一个固定大小的列表，不支持add或remove操作（会抛出UnsupportedOperationException），因为它返回的实际上是一个Arrays的内部类，这个内部类实现了List接口但没有实现可变大小的方法。

如果你需要一个可以修改的List，你需要将返回的List转换为一个新的ArrayList或其他可修改的List实现。

int[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};  
List<Integer> intList = Arrays.stream(intArray).boxed().collect(Collectors.toList());  
// 或者对于对象数组  
String[] strArray = {"a", "b", "c"};  
List<String> strList = Arrays.asList(strArray);  // 如果需要修改List，可以转换为ArrayList  
List<String> modifiableStrList = new ArrayList<>(Arrays.asList(strArray));

List转数组

对于List转数组，你可以使用List.toArray()方法，但这个方法默认返回的是Object数组，所以你可能需要指定一个类型参数或者使用toArray(T[] a)方法。

List<String> strList = Arrays.asList("a", "b", "c");  
// 使用无参toArray方法，需要强制类型转换  
String[] strArray1 = (String[]) strList.toArray();  // 使用带类型参数的toArray方法  
String[] strArray2 = strList.toArray(new String[0]);  
// 或者指定数组大小（如果知道大小的话），但通常不需要  
// String[] strArray3 = strList.toArray(new String[strList.size()]);