50道Java集合经典面试题（收藏版）

因此，Arrays的sort方法底层就是：

• legacyMergeSort(a)，归并排序，
• ComparableTimSort.sort()：即Timsort排序。

Timesort排序

Timsort排序是结合了合并排序（merge.sort）和插入排序（insertion sort）而得出的排序方法；

1.当数组长度小于某个值，采用的是二分插入排序算法，如下：

1. 找到各个run，并入栈。

1. 按规则合并run。

3. HashMap原理，java8做了什么改变

• HashMap是以键值对存储数据的集合容器
• HashMap是非线性安全的。
• HashMap底层数据结构：数组+(链表、红黑树)，jdk8之前是用数组+链表的方式实现，jdk8引进了红黑树
• Hashmap数组的默认初始长度是16，key和value都允许null的存在
• HashMap的内部实现数组是Node[]数组，上面存放的是key-value键值对的节点。HashMap通过put和get方法存储和获取。
• HashMap的put方法，首先计算key的hashcode值，定位到对应的数组索引，然后再在该索引的单向链表上进行循环遍历，用equals比较key是否存在，如果存在则用新的value覆盖原值，如果没有则向后追加。
• jdk8中put方法：先判断Hashmap是否为空，为空就扩容，不为空计算出key的hash值i，然后看table[i]是否为空，为空就直接插入，不为空判断当前位置的key和table[i]是否相同，相同就覆盖，不相同就查看table[i]是否是红黑树节点，如果是的话就用红黑树直接插入键值对，如果不是开始遍历链表插入，如果遇到重复值就覆盖，否则直接插入，如果链表长度大于8，转为红黑树结构，执行完成后看size是否大于阈值threshold，大于就扩容，否则直接结束。
• Hashmap解决hash冲突，使用的是链地址法，即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置，如果为空就直接插入，不为空判断和当前值是否相等，相等就覆盖，如果不相等的话，判断是否是红黑树节点，如果不是，就从table[i]位置开始遍历链表，相等覆盖，不相等插入。
• HashMap的get方法就是计算出要获取元素的hash值，去对应位置获取即可。
• HashMap的扩容机制，Hashmap的扩容中主要进行两步，第一步把数组长度变为原来的两倍，第二部把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中，jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二部一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。
• HashMap大小为什么是2的幂次方？效率高+空间分布均匀

有关于HashMap这些常量设计目的

• List 以索引来存取元素，有序的，元素是允许重复的，可以插入多个null。
• Set 不能存放重复元素，无序的，只允许一个null
• Map 保存键值对映射，映射关系可以一对一、多对一
• List 有基于数组、链表实现两种方式
• Set、Map 容器有基于哈希存储和红黑树两种方式实现
• Set 基于 Map 实现，Set 里的元素值就是 Map的键值

5. poll()方法和 remove()方法的区别？

Queue队列中，poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素，在队列元素为空的情况下，remove() 方***抛出异常，poll() 方法只会返回 null 。

看一下源码的解释吧：

 /**
     * Retrieves and removes the head of this queue.  This method differs
     * from {@link #poll poll} only in that it throws an exception if this
     * queue is empty.
     *
     * @return the head of this queue
     * @throws NoSuchElementException if this queue is empty
     */
    E remove();
    
        /**
     * Retrieves and removes the head of this queue,
     *&nbs***bsp;returns {@code null} if this queue is empty.
     *
     * @return the head of this queue,&nbs***bsp;{@code null} if this queue is empty
     */
    E poll();

6. HashMap，HashTable，ConcurrentHash的共同点和区别

HashMap

• 底层由链表+数组+红黑树实现
• 可以存储null键和null值
• 线性不安全
• 初始容量为16，扩容每次都是2的n次幂
• 加载因子为0.75，当Map中元素总数超过Entry数组的0.75，触发扩容操作.
• 并发情况下，HashMap进行put操作会引起死循环，导致CPU利用率接近100%
• HashMap是对Map接口的实现

HashTable

• HashTable的底层也是由链表+数组+红黑树实现。
• 无论key还是value都不能为null
• 它是线性安全的，使用了synchronized关键字。
• HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
• Hashtable初始容量为11

ConcurrentHashMap

• ConcurrentHashMap的底层是数组+链表+红黑树
• 不能存储null键和值
• ConcurrentHashMap是线程安全的
• ConcurrentHashMap使用锁分段技术确保线性安全
• JDK8为何又放弃分段锁，是因为多个分段锁浪费内存空间，竞争同一个锁的概率非常小，分段锁反而会造成效率低。

7. 写一段代码在遍历 ArrayList 时移除一个元素

因为foreach删除会导致快速失败问题，fori顺序遍历会导致重复元素没删除，所以正确解法如下：

第一种遍历，倒叙遍历删除

for(int i=list.size()-1; i>-1; i--){
  if(list.get(i).equals("jay")){
    list.remove(list.get(i));
  }
}

Iterator itr = list.iterator();
while(itr.hasNext()) {
      if(itr.next().equals("jay") {
        itr.remove();
      }
}
         

8. Java中怎么打印数组？

数组是不能直接打印的哈，如下:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        System.out.println(jayArray);
    }
}
//output
[Ljava.lang.String;@1540e19d

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println);
    }
}
//output
jay
boy

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        System.out.println(Arrays.toString(jayArray));
    }
}
//output
[jay, boy]

9. TreeMap底层？

• TreeMap实现了SotredMap接口，它是有序的集合。
• TreeMap底层数据结构是一个红黑树，每个key-value都作为一个红黑树的节点。
• 如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器，则根据key执行自然排序。

10. HashMap 的扩容过程

Hashmap的扩容：

• 第一步把数组长度变为原来的两倍，
• 第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中。
• jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二步一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。

11. HashSet是如何保证不重复的

可以看一下HashSet的add方法，元素E作为HashMap的key，我们都知道HashMap的可以是不允许重复的，哈哈。

 public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

12. HashMap 是线程安全的吗，为什么不是线程安全的？死循环问题？

不是线性安全的。

并发的情况下，扩容可能导致死循环问题。

13. LinkedHashMap的应用，底层，原理

• LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序（insert-order）或者是访问顺序，其中默认的迭代访问顺序就是插入顺序，即可以按插入的顺序遍历元素，这点和HashMap有很大的不同。
• LRU算法可以用LinkedHashMap实现。

14. 哪些集合类是线程安全的？哪些不安全？

线性安全的

• Vector：比Arraylist多了个同步化机制。
• Hashtable：比Hashmap多了个线程安全。
• ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。
• Stack：栈，也是线程安全的，继承于Vector。

线性不安全的

• Hashmap
• Arraylist
• LinkedList
• HashSet
• TreeSet
• TreeMap

15. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

• Vector是线程安全的，ArrayList不是线程安全的。
• ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍，Vector是扩展1倍。
• Vector只要是关键性的操作，方法前面都加了synchronized关键字，来保证线程的安全性。
• 
  

16. Collection与Collections的区别是什么？

• Collection是Java集合框架中的基本接口，如List接口也是继承于它

public interface List<E> extends Collection<E> {

• Collections是Java集合框架提供的一个工具类，其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下：

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
    list.sort(null);
}

17. 如何决定使用 HashMap 还是TreeMap？

这个点，主要考察HashMap和TreeMap的区别。

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按key的升序排序，也可以指定排序的比较器。当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

18. 如何实现数组和 List之间的转换？

List 转 Array

List 转Array，必须使用集合的 toArray(T[] array)，如下：

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");

// 使用泛型，无需显式类型转换
String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(array[0]);

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");

String[] array = (String[]) list.toArray();
System.out.println(array[0]);

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String;
	at Test.main(Test.java:14)

Array 转List

使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时，不能使用修改集合相关的方法啦，如下：

String[] str = new String[] { "jay", "tianluo" };
List list = Arrays.asList(str);
list.add("boy");

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
	at Test.main(Test.java:13)

//方式一：
ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二：
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;

19. 迭代器 Iterator 是什么？怎么用，有什么特点？

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

Iterator<E> iterator();