二、容器

☞ java容器都有哪些？

常用容器：

☞ Collection和Collections有什麼區別？

• java.util.Collection 是一個集合接口（集合類的一個頂級接口）。它提供了對集合對象進行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 類庫中有很多具體的實現。
• Collection接口的意義是爲各種具體的集合提供了最大化的統一操作方式，其直接繼承接口有List與Set。
  Collections則是集合類的一個工具類/幫助類，其中提供了一系列靜態方法，用於對集合中元素進行排序、搜索以及線程安全等各種操作。

☞ List、Set、Map之間的區別是什麼？

項	List	Set	Map
繼承接口	Collection	Collection
實現類	AbstractList（ArrayList，Vector，LinkedList）	AbstractSet（HashSet，LinkedHashSet，TreeSet）	HashMap，HashTable
常用方法	add()，remove()，clear()，get()，contains()，size()	add()，remove()，clear()，contains()，size()	get()，put()，remove()，clear()，containsKey()，cotainsValue()，size()，keySet()，values()
是否有序	有序	無序（實際上由hashCode決定）
元素重複性	可重複	不可重複	不可重複
線程安全	Vector線程安全		HashTable線程安全

☞ HashMap和Hashtable有什麼區別？

• HashMap沒有HashTable的contains()方法，有containsKey()和containsValue()方法
• HashMap線程不安全，HashTable線程安全；HashMap效率比HashTable高
• HashMap允許鍵值爲空；HashTable不允許
• HashTable的線程安全是通過synchronized實現的

多線程下使用HashMap，如何保證線程安全？

使用Collections.synchronizedMap(m)獲取一個被裝飾過的map，該map的所有方法被重寫，均加了synchronized修飾，源碼示例如下

private static class SynchronizedMap<K, V> implements Map<K, V>, Serializable {
	private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;

	private final Map<K, V> m; // Backing Map
	final Object mutex; // Object on which to synchronize
	SynchronizedMap(Map<K, V> m) {
		this.m = Objects.requireNonNull(m);
		mutex = this;
	}
	SynchronizedMap(Map<K, V> m, Object mutex) {
		this.m = m;
		this.mutex = mutex;
	}
	public int size() {
		synchronized (mutex) {
			return m.size();
		}
	}
	public boolean isEmpty() {
		synchronized (mutex) {
			return m.isEmpty();
		}
	}
	...
}

SynchronizedMap是Collections的內部類，實現了Map接口，故此處使用的裝飾者模式（即靜態代理）

☞ 如何決定使用HashMap還是TreeMap？

如果只是對元素進行插入，刪除，定位元素這類操作，HashMap是最好的選擇；如果需要給元素排序，就是用TreeMap

☞ 說一下HashMap的實現原理？

Java中數組查詢快增刪慢，鏈表增刪快但是查詢慢；hashmap結合數組和鏈表的優點，使得查詢和增刪都非常快，時間複雜度平均爲O(1)；hashmap底層是一個可以擴展的entry數組，用於存儲鍵值對；在添加元素時，hashmap會重新計算key的hash值，從而得到元素在entry數組中的下標；如果數組在該位置已經存在元素了，則該位置的元素以鏈表的形式存在，新增加的元素放置在鏈表的首部；在jdk1.8中，如果鏈表中的節點超過8個後，鏈表會轉化爲紅黑樹，以提高查詢效率，時間複雜度平均由O(n)降低至O(log(n))

☞ 說一下HashSet的實現原理？

• HashSet底層由HashMap實現
• HashSet的值存放於HashMap的key上
• HashSet無序，允許null值存入，非線程安全

☞ ArrayList和LinkedList的區別是什麼？

1. 兩者都是線程不安全的容器
2. ArrayList底層使用數組，LinkedList底層是雙向循環鏈表

//存儲ArrayList元素的數組緩衝區
private transient Object[] elementData;

private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

3. ArrayList支持隨機訪問，linkedList不支持隨機訪問
4. 使用下標訪問元素，ArrayList時間複雜度是O(1)，LinkedList是O(n)
5. 添加或刪除元素時，ArrayList時間複雜度爲O(n)，LinkedList是O(1)

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
void linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

☞ 如何實現數組和List之間的轉換？

數組轉換成List（轉換之後只能進行訪問不能進行刪除或者添加元素）（轉換之後爲什麼不增刪元素？）

arr.asList();

List轉換成數組

list.toArray();

☞ ArrayList和Vector的區別是什麼？

ArrayList和Vector都是基於數組的實現，ArrayList非線程安全，Vector線程安全

☞ Array和ArrayList有何區別？

1. Array可以容納基本類型和對象，ArrayList只能容納對象
2. Array容量固定，ArrayList容量可以變化

☞ 在Queue中poll()和remove()有什麼區別？

poll()和remove()都是取出並刪除隊首的元素，區別是隊列爲空時，poll()返回null，而remove拋出異常

☞ 哪些集合類是線程安全的？

• vector，向量：線程安全的數組
• Stack，棧：一個線程安全的容器，繼承了vector，線程安全，特點是先進後出
• HashTable：一個線程安全的map

☞ 迭代器Iterator？

1. 迭代器Iterator是一種設計模式
2. 迭代器Iterator用於遍歷容器中的元素
3. 迭代器Iterator本身是一個接口，提供了三個方法：

boolean hasNext();
E next();
void remove();

但是具體的需要容器去實現，如hashmap：

private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
    Entry<K,V> next;        // next entry to return
    int expectedModCount;   // For fast-fail
    int index;              // current slot
    Entry<K,V> current;     // current entry

    HashIterator() {
        expectedModCount = modCount;
        if (size > 0) { // advance to first entry
            Entry[] t = table;
            while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                ;
        }
    }

    public final boolean hasNext() {
        return next != null;
    }

    final Entry<K,V> nextEntry() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        Entry<K,V> e = next;
        if (e == null)
            throw new NoSuchElementException();

        if ((next = e.next) == null) {
            Entry[] t = table;
            while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                ;
        }
        current = e;
        return e;
    }

    public void remove() {
        if (current == null)
            throw new IllegalStateException();
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
        Object k = current.key;
        current = null;
        HashMap.this.removeEntryForKey(k);
        expectedModCount = modCount;
    }
}

☞ Iterator怎麼使用？有什麼特點？

Iterator本身提供了三個核心方法：

//判斷是否存在下一個元素
boolean hasNext();
//取出下一個元素
E next();
//移除當前元素
void remove();

特點：單向移動，功能簡單

☞ Iterator和ListIterator有什麼區別？

• Iterator可用來遍歷Set和List集合，ListIterator只能用來遍歷List
• Iterator可以前向遍歷，ListIterator既可以前向遍歷也可以後向遍歷
• ListIterator繼承於Iterator

☞ 怎麼確保一個集合不能被修改？

Collections包下的unmodifiableMap方法，裝飾傳入的map，當調用任何修改方法時，會拋出UnsupportedOperationException異常

Map<String, Object> map = new HashMap<>();
map.put("name", "lizza");
map.put("age", 18);
System.out.println(map);
map = Collections.unmodifiableMap(map);
map.put("name", "john");
System.out.println(map);

參考資料

【1】Java最常見的208道面試題及答案