每周10道Java面试题：集合类

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1. 你了解哪些集合类型？

答案：你应该知道以下几个最重要的类型：

• ArrayList
• LinkedList
• HashMap
• HashSet

之后，你可能会被问到这样一些问题，比如应该何时使用此种特定类型，它比其他的好在哪里，它是怎么存储数据的以及隐匿在背后的数据结构是什么。最好的方法是尽可能多地了解这些集合类型，因为这类问题几乎是无穷尽的。

2. HashMap 有什么特点？
答案：HashMap 基于Map接口实现，存储键值对时，可以接收 null 为键值。HashMap 是非同步的。

3. HashMap 的工作原理是怎样的？
答案：HashMap 在 Map.Entry 静态内部类实现中存储键值对，使用哈希算法。在 put 和 get 方法中，使用 hashCode() 和 equals() 方法。

• 调用 put 方法时，使用键值对中的 Key hashCode() 和哈希算法找出存储键值对索引。键值对 Entry 存储在 LinkedList 中，如果存在 Entry，使用 equals() 方法来检查 Key 是否已经存在：如果存在，则覆盖 value；如果不存在，会创建一个新的 Entry 然后保存。
• 调用 get 方法时，HashMap 使用键值 Key hashCode() 来找到数组中的索引，然后使用 equals() 方法找出正确的 Entry，返回 Entry 中的 Value。

分析：HashMap 中容量、负荷系数和阀值是重要的参数。HashMap 默认的初始容量是32，负荷系数是0.75。阀值 = 负荷系数 x 容量。添加 Entry时，如果 Map 的大小 > 阀值，HashMap 会对 Map 的内容重新哈希，使用更大的容量（容量总是2的幂）。关于 JDK 中的 hash 算法实现以及由此引发的哈希碰撞现象（DDos攻击）都可能是面试的延伸问题。

4. 能否使用任何类作为 Map 的 key？

答案：可以使用任何类作为 Map 的 key，然而在使用之前，需要考虑以下几点：

• 如果类重写了 equals() 方法，也应该重写 hashCode() 方法。
• 类的所有实例需要遵循与 equals() 和 hashCode() 相关的规则。
• 如果一个类没有使用 equals()，不应该在 hashCode() 中使用它。
• 用户自定义 Key 类最佳实践是使之为不可变的，这样 hashCode() 值可以被缓存起来，拥有更好的性能。不可变的类也可以确保 hashCode() 和 equals() 在未来不会改变，这样就会解决与可变相关的问题了。

分析：如果有一个类 MyKey，在 HashMap 中使用它：

HashMap<MyKey, String> myHashMap = new HashMap<MyKey, String>();

//传递给 MyKey 的 name 参数被用于 equals() 和 hashCode() 中
MyKey key = new MyKey("Pankaj"); // 假设 hashCode=1234
myHashMap.put(key, "Value");

// 以下的代码会改变 key 的 hashCode() 和 equals() 值
key.setName("Amit"); // 假设新的 hashCode=7890

//下面会返回 null，因为 HashMap 会尝试查找存储同样索引的 key，而 key 已被改变了，匹配失败，返回 null
System.out.println(myHashMap.get(new MyKey("Pankaj")));

这就是为什么 String 通常会用作 HashMap 的 Key，因为 String 的设计是不可变的（immutable）。

5.?插入数据时，ArrayList、LinkedList、Vector谁速度较快？
答案：ArrayList、LinkedList、Vector 底层的实现都是使用数组方式存储数据。数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢。

• Vector 中的方法由于加了 synchronized 修饰，因此 Vector 是线程安全容器，但性能上较ArrayList差。
• LinkedList 使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可，所以 LinkedList?插入速度较快。

6. 多线程场景下如何使用 ArrayList？
答案：ArrayList 不是线程安全的，如果遇到多线程场景，可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样：

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
synchronizedList.add("aaa");
synchronizedList.add("bbb");
for (int i = 0; i < synchronizedList.size(); i++)
{
    System.out.println(synchronizedList.get(i));
}

7. 说一下 ArrayList 的优缺点
答案：ArrayList的优点如下：

1. ArrayList 底层以数组实现，是一种随机访问模式。ArrayList?实现了 RandomAccess 接口，因此查找的时候非常快。
2. ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。

ArrayList 的缺点如下：

1. 删除元素的时候，需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能。
2. 插入元素的时候，也需要做一次元素复制操作，缺点同上。

ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。

8.?为什么 ArrayList 的 elementData 加上 transient 修饰？
答案：ArrayList 中的数组定义如下：

private transient Object[] elementData;

再看一下 ArrayList 的定义：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

可以看到 ArrayList 实现了 Serializable 接口，这意味着 ArrayList 支持序列化。transient 的作用是说不希望 elementData 数组被序列化，重写了?writeObject 实现：

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{
	// Write out element count, and any hidden stuff
	int expectedModCount = modCount;
	s.defaultWriteObject();
        // Write out array length
	s.writeInt(elementData.length);
        // Write out all elements in the proper order.
	for (int i=0; i<size; i++)
	    s.writeObject(elementData[i]);
	if (modCount != expectedModCount) {
	    throw new ConcurrentModificationException();
	}

每次序列化时，先调用 defaultWriteObject() 方法序列化 ArrayList 中的非 transient 元素，然后遍历 elementData，只序列化已存入的元素，这样既加快了序列化的速度，又减小了序列化之后的文件大小。

9.?遍历一个 List 有哪些不同的方式？每种方法的实现原理是什么？Java 中 List 遍历的最佳实践是什么？
答案：遍历方式有以下几种：

1. for 循环遍历，基于计数器。在集合外部维护一个计数器，然后依次读取每一个位置的元素，当读取到最后一个元素后停止。
2. 迭代器遍历，Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式，目的是屏蔽不同数据集合的特点，统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。
3. foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现，使用时不需要显式声明 Iterator 或计数器。优点是代码简洁，不易出错；缺点是只能做简单的遍历，不能在遍历过程中操作数据集合，例如删除、替换。

Iterator<Integer> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    // do something
    it.remove();
}

for(Integer i : list){
    list.remove(i)
}

关于作者： 唐尤华

我喜欢程序员，他们单纯、固执、容易体会到成就感；面对压力，能够挑灯夜战不眠不休；面对困难，能够迎难而上挑战自我。他们也会感到困惑与傍徨，但每个程序员的心中都有一个比尔盖茨或是乔布斯的梦想“用智慧开创属于自己的事业”。我想说的是，其实我是一个程序员。（新浪微博：@唐尤华）

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