java 超详细面经整理（持续更新）2019.12.23

摘要：准备2020年春招的苦逼研究生的备战之第3版

请说明List、Map、Set三个接口存取元素时，各有什么特点？

• List以特定索引来存取元素，可以有重复元素。
  
• Set不能存放重复元素（用对象的equals()方法来区分元素是否重复）。
  
• Map保存键值对（key-value pair）映射，映射关系可以是一对一或多对一。
• Set和Map容器都有基于哈希存储和排序树的两种实现版本，基于哈希存储的版本理论存取时间复杂度为O(1)，而基于排序树版本的实现在插入或删除元素时会按照元素或元素的键（key）构成排序树从而达到排序和去重的效果。

请你讲讲数组(Array)和列表(ArrayList)的区别？什么时候应该使用Array而不是ArrayList？

Array和ArrayList的不同点：

• Array可以包含基本类型和对象类型，ArrayList只能包含对象类型。
• Array大小是固定的，ArrayList的大小是动态变化的。
• ArrayList提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等等。
• 对于基本类型数据，集合使用自动装箱来减少编码工作量。但是，当处理固定大小的基本数据类型的时候，这种方式相对比较慢。

故如果元素数量不确定，使用ArrayList；
如果元素数量固定，且是基本数据类型，使用数组可以速率更快，不需要自动装箱和拆箱。

阐述ArrayList、Vector、LinkedList的存储性能和特性

Vector不是数组，是List接口下的一个子接口

• ArrayList 和Vector都是使用数组方式存储数据，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中的方法由于添加了synchronized修饰，因此Vector是线程安全的容器，但性能上较ArrayList差，因此已经是Java中的遗留容器。
• LinkedList使用双向链表实现存储（将内存中零散的内存单元通过附加的引用关联起来，形成一个可以按序号索引的线性结构，这种链式存储方式与数组的连续存储方式相比，内存的利用率更高），按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。

补充：Java中Vector和ArrayList的区别（java1.pdf中有2者的比较）

首先看这两类都实现List接口，而List接口一共有三个实现类，分别是ArrayList、Vector和LinkedList。List用于存放多个元素，能够维护元素的次序，并且允许元素的重复。3个具体实现类的相关区别如下：

• ArrayList是最常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
• Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。
• LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
• vector是线程（Thread）同步（Synchronized）的，所以它也是线程安全的，而Arraylist是线程异步（ASynchronized）的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用Arraylist效率比较高。
• 如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%.如过在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势。
• 如果查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，都是0(1),这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置的数据花费的时间为0(n-i)n为总长度，这个时候就应该考虑到使用Linkedlist,因为它移动一个指定位置的数据所花费的时间为0(1),而查询一个指定位置的数据时花费的时间为0(i)。

请判断List、Set、Map是否继承自Collection接口？

List、Set 是，Map 不是。Map是键值对映射容器，与List和Set有明显的区别。

请说明Collection 和 Collections的区别。

Collection是集合类的上级接口，继承与他的接口主要有Set 和List.
Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作。
如：addall、indexedBinarySearch、sort、fill、max、min、copy、reverse等方法

请你说明HashMap和Hashtable的区别？ （java1.pdf中有2者的比较）

HashMap和Hashtable都实现了Map接口，因此很多特性非常相似。但是，他们有以下不同点：

• HashMap允许键和值是null，而Hashtable不允许键或者值是null。
• Hashtable是同步的，而HashMap不是。因此，HashMap更适合于单线程环境，而Hashtable适合于多线程环境。
• HashMap提供了可供应用迭代的键的集合，因此，HashMap是快速失败的。另一方面，Hashtable提供了对键的列举(Enumeration)。
• 一般认为Hashtable是一个遗留的类。

请说说快速失败(fail-fast)和安全失败(fail-safe)的区别？

参考博客：https://www.cnblogs.com/shamo89/p/6685216.html

Iterator的安全失败是基于对底层集合做拷贝，因此，它不受源集合上修改的影响。

java.util包下面的所有的集合类都是快速失败的，而java.util.concurrent包下面的所有的类都是安全失败的?
看到别的博客说并不是java.util下的所有类都是fail-fast，比如Vector

快速失败的迭代器会抛出ConcurrentModificationException异常，而安全失败的迭代器永远不会抛出这样的异常。

在多线程下使用具有fail-fast机制的集合类时，用java.util.concurrent包的类替换，如CopyOnWriteArrayList.

fail-fast原理

当多个线程对同一个集合进行操作的时候，某线程访问集合的过程中，该集合的内容被其他线程所改变(即其它线程通过add、remove、clear等方法，改变了modCount的值)；这时，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。

如何解决

fail-fast机制，是一种错误检测机制。它只能被用来检测错误，因为JDK并不保证fail-fast机制一定会发生。若在多线程环境下使用fail-fast机制的集合，建议使用“java.util.concurrent包下的类”去取代“java.util包下的类”。

所以，本例中只需要将ArrayList替换成java.util.concurrent包下对应的类即可。
即，将代码

private static List<String> list = new ArrayList<String>();

替换为

private static List<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();

则可以解决该办法。

解决fail-fast的原理

以和ArrayList对应的CopyOnWriteArrayList进行说明。
ArrayList和CopyOnWriteArrayList的区别：

• 和ArrayList继承于AbstractList不同，CopyOnWriteArrayList没有继承于AbstractList，它仅仅只是实现了List接口。
• ArrayList的iterator()函数返回的Iterator是在AbstractList中实现的；而CopyOnWriteArrayList是自己实现Iterator。
• ArrayList的Iterator实现类中调用next()时，会“调用checkForComodification()比较‘expectedModCount’和‘modCount’的大小”；但是，CopyOnWriteArrayList的Iterator实现类中，没有所谓的checkForComodification()，更不会抛出ConcurrentModificationException异常！

请简单说明一下什么是迭代器？

Iterator提供了统一遍历操作集合元素的统一接口, Collection接口实现Iterable接口,
每个集合都通过实现Iterable接口中iterator()方法返回Iterator接口的实例, 然后对集合的元素进行迭代操作.

有一点需要注意的是：在迭代元素的时候不能通过集合的方法删除元素, 否则会抛出ConcurrentModificationException 异常. 但是可以通过Iterator接口中的remove()方法进行删除.

请你说说Iterator和ListIterator的区别？

Iterator和ListIterator的区别是：

• Iterator可用来遍历Set和List集合，但是ListIterator只能用来遍历List。
• Iterator对集合只能是前向遍历，ListIterator既可以前向也可以后向。
• ListIterator实现了Iterator接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。

Iterator和ListIterator迭代器的方法

Iterator迭代器包含的方法有：

• hasNext()：如果迭代器指向位置后面还有元素，则返回 true，否则返回false
• next()：返回集合中Iterator指向位置后面的元素
• remove()：删除集合中Iterator指向位置后面的元素

ListIterator迭代器包含的方法有：

• add(E e): 将指定的元素插入列表，插入位置为迭代器当前位置之前
• hasNext()：以正向遍历列表时，如果列表迭代器后面还有元素，则返回 true，否则返回false
• hasPrevious():如果以逆向遍历列表，列表迭代器前面还有元素，则返回 true，否则返回false
• next()：返回列表中ListIterator指向位置后面的元素
• nextIndex():返回列表中ListIterator所需位置后面元素的索引
• previous():返回列表中ListIterator指向位置前面的元素
• previousIndex()：返回列表中ListIterator所需位置前面元素的索引
• remove():从列表中删除next()或previous()返回的最后一个元素（有点拗口，意思就是对迭代器使用hasNext()方法时，删除ListIterator指向位置后面的元素；当对迭代器使用hasPrevious()方法时，删除ListIterator指向位置前面的元素）
• set(E e)：从列表中将next()或previous()返回的最后一个元素返回的最后一个元素更改为指定元素e