Java開發工程師最新面試題庫系列——集合部分(附答案)
集合
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說說常見的集合有哪些？
答：主要分List、Set、Map、Queue四類，其中包含ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap
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Comparable和Comparator介面的區別？
答：其兩者的目的都是讓對象可比。第一種將需要比較的類可實現Comparable並重寫comparaTo方法制定比較規制，如此讓類本身具備可比性，無需依賴其他第三方類。第二種為需要比較的類再定義一個比較類，該類需要基礎Comparator介面實現compara方法傳入倆個需要對象的進行比較，該方法需要依賴第三方類。
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集合使用泛型有什麼優點？
答：泛型允許我們為集合提供一個可以容納的對象類型，因此，如果你添加其它類型的任何元素，它會在編譯時報錯。這避免了在運行時出現ClassCastException，因為你將會在編譯時得到報錯資訊。
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List、Set、Map之間的區別是什麼？
答：
特性不同
- List 有序可重複
- Set 無序不可重複
- Map KV形式存儲，無序Key不可重複
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為什麼Map介面不繼承Collection介面？
答：Map提供的是鍵值對映射（即Key和value的映射），而collection提供的是一組數據（並不是鍵值對映射）。如果map繼承了collection介面，那麼所有實現了map介面的類到底是用map的鍵值對映射數據還是用collection的一組數據呢（就我們平常所用的hashMap、hashTable、treeMap等都是鍵值對，所以它繼承collection完全沒意義），而且map如果繼承了collection介面的話還違反了面向對象的介面分離原則。
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常用的執行緒安全的Map有哪些？
答：HashTable，ConcurrentHashMap
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HashMap和Hashtable有什麼區別？
答：
- HashMap的Key和Value都可以為Null，而HashTable的Key和Value都不能
- HashMap的執行緒不安全效率高，HashTable的執行緒安全效率低
- HashMap繼承的是AbstractMap，HashTable繼承的是Dictionary介面
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HashMap和TreeMap怎麼選？
答：存放的數據需要排序選擇TreeMap，不需要排序選擇HashMap,而且可以根據HashMap空間的使用，對初始容量和負載因子進行調優。
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HashMap的數據結構是什麼？
答：數組+鏈表/紅黑樹，一般稱為「鏈表散列」
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HashMap在JDK 8中有哪些改變？
答：JDK8之前HashMap採用的數據結構為數組+鏈表，JDK8之後HashMap採用數組+鏈表/紅黑樹。增加紅黑樹來優化鏈表過長時帶來的查詢性能消耗；
發生Hash衝突時
JDK7:插入鏈表的頭部，頭插法
JDK8:插入鏈表的尾部，尾插法 -
HashMap是怎麼解決Hash衝突的？
答：
- 開放地址法：將散列演算法算出來的hash通過位移操作符向後位移，使存放地址向後移位，如果還在衝突就繼續移位
- 拉鏈發：在相同的散列位置處生產一個鏈表，鏈在衝突位置的後面
- 在Hash：重新計算Hash
- 建立公共溢出區
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HashMap是怎麼擴容的？
答：當存儲的數據量達到總容量的負載因子大小(默認0.75)時開始擴容。擴容會創建當前數組大小的兩倍，再將原來的數據重新進行hash計算存儲位置，由此可見HashMap擴容對性能的消耗比較嚴重
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HashMap如何實現同步？
答：
- Collections.synchronizedMap(HashMap對象)將HashMap轉變為執行緒安全的
- HashMap進行寫操作的步驟寫在synchronized同步程式碼塊中
- 用lock
lock.lock();
Value = map.get(key);
lock.unlock();
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ConcurrentHashMap的數據結構是什麼？
答：CurrentHashMap的結構是Segment數組的意義就是將一個大的table分割成多個小的table來進行加鎖，也就是上面的提到的鎖分離技術，而每一個Segment元素存儲的是HashEntry數組+鏈表，這個和HashMap的數據存儲結構一樣。
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ArrayList是執行緒安全的嗎？
答：執行緒不安全
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常用執行緒安全的List集合有哪些？
答：Vector、以及通過java.util.Collections.SynchronizedList將任何List轉換為執行緒安全、CopyOnWriteArrayList複製寫入，添加元素時先加鎖並且複製一份原來的List再添加元素，最後釋放鎖。
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循環刪除List集合可能會發生什麼異常？
答：會導致數組元素位移，造成元素誤刪。解決辦法是倒著刪除或者使用迭代器遍歷時刪除
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ArrayList和LinkedList有什麼區別？
答：數據結構不同，ArrayList底層採用數組，查詢快增加或刪除慢(涉及到數據元素位移)。LinkedList底層採用鏈表結構，查詢慢，增加刪除快
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ArrayList和Vector有什麼區別？
答：ArrayList執行緒不安全效率高，Vector執行緒安全效率低
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什麼是CopyOnWriteArrayList？
答：CopyOnWriteArrayList是ArrayList的一個執行緒安全的變體，其中所有可變操作（add、set等等）都是通過對底層數組進行一次新的複製來實現的。相比較於ArrayList它的寫操作要慢一些，因為它需要實例的快照。
CopyOnWriteArrayList中寫操作需要大面積複製數組，所以性能肯定很差，但是讀操作因為操作的對象和寫操作不是同一個對象，讀之間也不需要加鎖，讀和寫之間的同步處理只是在寫完後通過一個簡單的”=”將引用指向新的數組對象上來，這個幾乎不需要時間，
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什麼是fail-safe？
答：當我們對集合結構上做出改變的時候，fail-fast機制就會拋出異常。但是，對於採用fail-safe機制來說，就不會拋出異常
這是因為，當集合的結構被改變的時候，fail-safe機制會在複製原集合的一份數據出來，然後在複製的那份數據遍歷。
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什麼是fail-fast？
答：fail-fast的字面意思是「快速失敗」。當我們在遍歷集合元素的時候，經常會使用迭代器，但在迭代器遍曆元素的過程中，如果集合的結構被改變的話，就會拋出異常，防止繼續遍歷。這就是所謂的快速失敗機制。fail-fast,即快速失敗機制，它是java集合中的一種錯誤檢測機制，當多個執行緒（單個執行緒也是可以滴）,在結構上對集合進行改變時，就有可能會產生fail-fast機制。
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fail-fast和fail-safe有什麼區別？
答：
fail-safe機制
fail-safe任何對集合結構的修改都會在一個複製的集合上進行修改，因此不會拋出ConcurrentModificationException
fail-safe機制有兩個問題
（1）需要複製集合，產生大量的無效對象，開銷大
（2）無法保證讀取的數據是目前原始數據結構中的數據。
fail-fast機制
fail-fast機制在遍歷一個集合時，當集合結構被修改，會拋出Concurrent Modification Exception。
fail-fast會在以下兩種情況下拋出ConcurrentModificationException
（1）單執行緒環境
集合被創建後，在遍歷它的過程中修改了結構。
注意 remove()方法會讓expectModcount和modcount 相等，所以是不會拋出這個異常。
（2）多執行緒環境
當一個執行緒在遍歷這個集合，而另一個執行緒對這個集合的結構進行了修改。
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HashSet的底層實現原理是什麼？
答：HashSet底層依賴與HashMap進行數據存儲，HashSet的元素就是HashMap中的Key，而Value則為Null
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怎麼確保一個集合不能被修改？
答：兩種實現方式，Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法創建的集合（
最終會返回一個由Collections.UnmodifiableCollection類，該類對所有的寫操作都進行了重寫覆蓋，使其拋出UnsupportedOperationException異常），和使用Arrays.asList創建的集合（返回了一個Arrays的靜態內部類ArrayList，原理與Collections.UnmodifiableCollection差不多）。
