Java集合容器面试题2

简介: Java集合容器面试题2

各自的优劣

用Comparable 简单, 只要实现Comparable 接口的对象直接就成为一个可以比较的对象,但是需要修改源代码。

用Comparator 的好处是不需要修改源代码, 而是另外实现一个比较器, 当某个自定义的对象需要作比较的时候,把比较器和对象一起传递过去就可以比大小了, 并且在Comparator 里面用户可以自己实现复杂的可以通用的逻辑,使其可以匹配一些比较简单的对象,那样就可以节省很多重复劳动了。


Comparable和Comparator的 介绍和实例

Comparable

Comparable是排序接口。若一个类实现了Comparable接口,就意味着该类支持排序。实现了Comparable接口的类的对象的列表或数组可以通过Collections.sort或Arrays.sort进行自动排序。此外,实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的集合,无需指定比较器。该接口定义如下:


package java.lang;
import java.util.*;
public interface Comparable<T> 
{
    public int compareTo(T o);
}

此接口只有一个方法compareTo,比较此对象与指定对象的顺序,如果该对象小于、等于或大于指定对象,则分别返回负整数、零或正整数。

现在有两个Person类的对象,我们如何来比较二者的大小呢?我们可以通过让Person实现Comparable接口:

public class Person implements Comparable<Person>
{
    String name;
    int age;
    public Person(String name, int age)
    {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
    public int getAge()
    {
        return age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person p)
    {
        return this.age-p.getAge();
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] people=new Person[]{new Person("xujian", 20),new Person("xiewei", 10)};
        System.out.println("排序前");
        for (Person person : people)
        {
            System.out.print(person.getName()+":"+person.getAge());
        }
        Arrays.sort(people);
        System.out.println("\n排序后");
        for (Person person : people)
        {
            System.out.print(person.getName()+":"+person.getAge());
        }
    }
}

执行结果


Comparator

Comparator是比较接口,我们如果需要控制某个类的次序,而该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口),那么我们就可以建立一个“该类的比较器”来进行排序,这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。也就是说,我们可以通过实现Comparator来新建一个比较器,然后通过这个比较器对类进行排序。该接口定义如下:


package java.util;
public interface Comparator<T>
 {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
 }

注意

1、若一个类要实现Comparator接口:它一定要实现compare(T o1, T o2) 函数,但可以不实现 equals(Object obj) 函数。


2、int compare(T o1, T o2) 是“比较o1和o2的大小”。返回“负数”,意味着“o1比o2小”;返回“零”,意味着“o1等于o2”;返回“正数”,意味着“o1大于o2”。


现在假如上面的Person类没有实现Comparable接口,该如何比较大小呢?我们可以新建一个类,让其实现Comparator接口,从而构造一个“比较器"。


public class PersonCompartor implements Comparator<Person>
{
    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2)
    {
        return o1.getAge()-o2.getAge();
    }
}
public class Person
{
    String name;
    int age;
    public Person(String name, int age)
    {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
    public int getAge()
    {
        return age;
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        Person[] people=new Person[]{new Person("xujian", 20),new Person("xiewei", 10)};
        System.out.println("排序前");
        for (Person person : people)
        {
            System.out.print(person.getName()+":"+person.getAge());
        }
        Arrays.sort(people,new PersonCompartor());
        System.out.println("\n排序后");
        for (Person person : people)
        {
            System.out.print(person.getName()+":"+person.getAge());
        }
    }
}

执行结果

Collection 和 Collections 有什么区别?

Collection和Collections是Java集合框架中的两个不同的概念。


1. Collection是Java集合框架中的一个接口,它是所有集合类的根接口,提供了一些通用的方法,如添加、删除、遍历等。


2. Collections是Java集合框架中的一个工具类,提供了一系列静态方法,用于对集合进行操作,如排序、查找、替换、复制、反转等。


简而言之,Collection是一个接口,表示集合类的基本特性和行为,而Collections是一个工具类,提供了对集合进行操作的方法。


Collections 常用的方法有哪些

Collections是Java集合框架中的一个工具类,提供了一系列常用的集合操作方法,包括排序、查找、替换、复制、反转等。常用的Collections方法包括:


1. sort(List<T> list):对List集合进行排序,排序规则为自然顺序(从小到大)。


2. sort(List<T> list, Comparator<? super T> c):对List集合进行排序,排序规则由Comparator指定。


3. binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key):在有序List集合中查找指定元素,返回元素的索引值。


4. binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c):在有序List集合中查找指定元素,返回元素的索引值,查找规则由Comparator指定。


5. reverse(List<?> list):反转List集合中的元素。


6. shuffle(List<?> list):随机打乱List集合中的元素顺序。


7. swap(List<?> list, int i, int j):交换List集合中指定位置的两个元素。


8. fill(List<? super T> list, T obj):将List集合中的所有元素替换为指定元素。


9. copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src):将src集合中的元素复制到dest集合中。


10. max(Collection<? extends T> coll):返回Collection集合中的最大元素。


11. min(Collection<? extends T> coll):返回Collection集合中的最小元素。


迭代器Iterator

迭代器 Iterator 是什么?

迭代器(Iterator)是Java集合框架中的一个接口,用于遍历集合中的元素。迭代器提供了一种通用的遍历方式,可以遍历任何类型的集合,包括List、Set、Map等。它可以实现集合的单向遍历,即只能从前往后遍历,不能倒着遍历。在遍历过程中,可以删除集合中的元素,但不能修改集合中的元素。


Iterator 怎么使用?

(1)Iterator()要求容器返回一个Iterator。Iterator将准备好返回序列的第一个元素。

(2)使用next()获得序列中的下一个元素

(3)使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

(4)使用remove()删除上一次Iterator.next()方法返回的对象。


List list = new ArrayList<>();
Iterator iterator = list.iterator();//list集合实现了Iterable接口
while (iterator.hasNext()) {
    String string = iterator.next();
    //do something
}

Iterator有什么优点?

迭代器(Iterator)是Java集合框架中的一个重要接口,具有以下优点:


1. 通用性强:迭代器提供了一种通用的遍历方式,可以遍历任何类型的集合,包括List、Set、Map等。


2. 简单易用:使用迭代器遍历集合非常简单,只需要通过调用Iterator的方法,如hasNext()、next()、remove()等,即可完成遍历。


3. 安全可靠:使用迭代器遍历集合可以保证线程安全,避免了多线程环境下的并发访问问题。


4. 支持删除操作:使用迭代器遍历集合可以方便地删除集合中的元素,而不需要考虑删除元素后的索引变化问题。


5. 性能高效:使用迭代器遍历集合的性能非常高效,尤其是对于大型集合,可以避免一次性加载所有元素的问题。


Iterator有什么特点?

Iterator是Java集合框架中的一个接口,用于遍历集合中的元素。它的特点如下:


1. 可以遍历任何类型的集合,包括List、Set、Map等。


2. 可以实现集合的单向遍历,即只能从前往后遍历,不能倒着遍历。


3. 可以在遍历过程中删除集合中的元素,但不能修改集合中的元素,否则会抛出ConcurrentModificationEception的异常。


4. 可以使用泛型,避免了类型转换的麻烦。


5. Iterator必须依附于一个集合类对象而存在,Iterator本身不具有装载数据对象的功能。


如何边遍历边移除 Collection 中的元素?

边遍历边移除Collection 的唯一正确方式是使用 Iterator.remove() 方法,如下:

List list = new ArrayList<>();
Iterator<Integer> it = list.iterator();
//正确的移除方法
while(it.hasNext()){
//设置移除元素的条件
    it.remove();
} 
//一种最常见的错误代码如下
for(Integer i : list){ 
    list.remove(i);//报 ConcurrentModificationException 异常
}


骚戴理解:也就是只能通过迭代器实例的remove方法来移除,而不能通过集合本身的remove方法来移除,如果用集合本身的remove方法就会触发fail-fast机制产生ConcurrentModificationException 异常,因为不允许一个线程在遍历 Collection 时另一个线程修改它。


Iterator 和 ListIterator 有什么区别?

Iterator和ListIterator都是Java集合框架中的接口,用于遍历集合中的元素。它们的主要区别如下:


1. 遍历方向不同:Iterator只能向前遍历集合中的元素,而ListIterator可以向前或向后遍历集合中的元素。


2. 支持元素操作不同:Iterator只能遍历集合中的元素,不能进行添加、修改等操作,而ListIterator可以在遍历过程中添加、修改、删除集合中的元素。


3. 支持方法不同:ListIterator相对于Iterator多了一些方法,如previous()、hasPrevious()、add()、set()等,用于在遍历过程中向前遍历、添加元素、修改元素等操作。


4. 支持的集合类型不同:Iterator可以遍历任何类型的集合,包括List、Set、Map等,而ListIterator只能遍历List类型的集合。


骚戴理解:如果需要遍历List集合并支持元素操作,应该使用ListIterator;如果只需要遍历集合中的元素,可以使用Iterator。


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?

遍历一个List集合有以下几种不同的方式:

1. for循环遍历

使用for循环遍历List集合,可以使用下标访问集合中的元素。实现原理是通过循环控制变量遍历List集合,通过下标访问集合中的元素

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String element = list.get(i);
    System.out.println(element);
}

讲解原理

for循环遍历List集合的实现原理是通过循环控制变量遍历List集合,通过下标访问集合中的元素。

for循环的语法格式如下:

for (初始化表达式; 布尔表达式; 更新表达式) {
    // 循环体
}

其中,初始化表达式用于初始化循环控制变量,布尔表达式用于判断循环是否继续执行,更新表达式用于更新循环控制变量的值。


在for循环遍历List集合时,初始化表达式通常是将循环控制变量初始化为0,布尔表达式通常是判断循环控制变量是否小于List集合的长度,更新表达式通常是将循环控制变量加1。循环体中可以通过下标访问List集合中的元素,实现遍历List集合的功能。


2. foreach循环遍历

使用foreach循环遍历List集合,可以直接访问集合中的元素。foreach循环遍历的实现原理是通过遍历List集合中的每个元素,自动获取元素的值并赋给循环变量,然后执行循环体中的语句

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
for (String element : list) {
    System.out.println(element);
}

讲解原理

具体来说,foreach循环首先会获取List集合的迭代器,然后使用该迭代器遍历集合中的每个元素。在遍历过程中,循环变量会自动获取元素的值,并将其赋给循环变量。然后,执行循环体中的语句,完成对List集合的遍历操作

与for循环遍历List集合相比,foreach循环遍历List集合的语法更加简洁,不需要显式地使用下标访问集合中的元素,可以直接访问元素变量。因此,foreach循环更加易于理解和使用,是遍历List集合的常用方式之一。

3. 迭代器遍历

使用迭代器遍历List集合,可以遍历任何类型的集合,包括List、Set、Map等。实现原理是通过获取List集合的迭代器,使用hasNext()、next()方法遍历集合中的元素

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String element = iterator.next();
    System.out.println(element);
}

4. ListIterator遍历

使用ListIterator遍历List集合,可以向前或向后遍历集合中的元素,并支持元素操作。实现原理是通过获取List集合的ListIterator,使用hasNext()、next()、hasPrevious()、previous()、add()、set()等方法遍历集合中的元素。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String element = iterator.next();
    System.out.println(element);
}

集合的各种遍历方式的使用场景有哪些?

集合的各种遍历方式适用于各种场景,具体如下:


1. for循环遍历:适用于需要根据元素的下标来访问集合中的元素的场合(例如List集合),例如需要对集合中的元素进行修改或删除操作时。


2. foreach循环遍历:适用于只需要访问集合中的元素,不需要根据元素的下标来访问的场合,例如只需要对集合中的元素进行读取操作时。


3. 迭代器遍历:适用于需要对集合中的元素进行修改或删除操作的场合,因为在使用迭代器遍历集合时,可以通过迭代器的remove()方法删除集合中的元素。


4. Lambda表达式遍历:适用于需要对集合中的元素进行函数式处理的场合,例如对集合中的元素进行过滤、映射、排序等操作时。


集合的各种遍历方式的性能分析?

在遍历集合时,不同的遍历方式具有不同的性能表现,具体的性能排名取决于集合的类型、大小、元素类型等多种因素。以下是一般情况下各种遍历方式的性能排名:


1. for循环遍历:性能最好,因为使用下标访问集合中的元素速度较快。


2. 迭代器遍历:性能次之,因为迭代器可以直接访问集合中的元素,避免了每次都需要计算下标的开销。


3. foreach循环遍历:性能较差,因为使用foreach循环遍历集合时,需要先获取迭代器,然后使用迭代器遍历集合中的元素,相比于直接使用下标访问集合中的元素,速度较慢。


4. Lambda表达式遍历:性能较差,因为Lambda表达式需要编译成函数对象,而且在遍历集合时需要进行函数式处理,相比于直接访问集合中的元素,速度较慢。


5. Stream API遍历:性能最差,因为Stream API需要进行多次操作,例如过滤、映射、排序等,每次操作都需要创建新的对象,相比于直接访问集合中的元素,速度较慢。


需要注意的是,以上性能排名仅供参考,实际性能可能会受到多种因素的影响,例如集合的大小、元素类型、遍历次数等。因此,在实际开发中,需要根据具体情况选择最优的遍历方式。同时,也可以使用性能分析工具来评估不同遍历方式的性能表现。


ArrayList

说一下 ArrayList 的优缺点

优点:


1. 随机访问速度快:ArrayList 底层使用数组实现,可以通过下标直接访问数组中的元素,因此随机访问速度快。


2. 遍历速度较快:ArrayList 支持快速遍历,因为它的底层是一个数组,可以利用 CPU 缓存来提高遍历速度。


3. 可以存储基本数据类型:ArrayList 可以存储基本数据类型和对象类型,而且可以自动装箱和拆箱。


缺点:


1. 插入和删除操作性能较差:由于 ArrayList 底层使用数组实现,因此在插入和删除元素时,需要移动其他元素,导致性能较差。


2. 不支持多线程并发访问:ArrayList 不是线程安全的,如果多个线程同时对 ArrayList 进行修改操作,可能会导致数据不一致或抛出 ConcurrentModificationException 异常。


3. 内存空间浪费:ArrayList 在创建时需要指定初始容量,如果容量不足时需要进行扩容操作,而且扩容时需要重新分配内存空间,可能会导致内存空间浪费。


骚戴理解:ArrayList 适用于随机访问和修改操作较多的场景,但是在插入和删除操作较多的场景下,LinkedList 可能更加适合。同时,在多线程并发访问的场景下,可以使用 Vector 或 CopyOnWriteArrayList 等线程安全的 List 实现。


如何实现数组和 List 之间的转换?

数组转 List:使用 Arrays. asList(array) 进行转换。

List 转数组:使用 List 自带的 toArray() 方法。

// List 转数组
List list = new ArrayList();
list.add("123");
list.add("456");
list.toArray();
// 数组转 List
listString[] array = new String[]{"123","456"};
Arrays.asList(array);

ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?

ArrayList 和 LinkedList 都是 Java 中常用的 List 实现,它们的区别主要体现在以下几个方面:


1. 底层实现方式不同:ArrayList 底层使用数组实现,而 LinkedList 底层使用双向链表实现。


2. 随机访问和遍历性能不同:由于 ArrayList 底层使用数组实现,因此支持快速随机访问和遍历,而且可以利用 CPU 缓存提高访问速度;而 LinkedList 的遍历速度较慢,因为需要从头节点开始遍历每个节点,而且无法利用 CPU 缓存提高访问速度。


3. 插入和删除操作性能不同:由于 ArrayList 底层使用数组实现,因此在插入和删除元素时,需要移动其他元素,导致性能较差;而 LinkedList 的插入和删除操作性能较好,因为只需要修改相邻节点的指针即可。


4. 内存空间占用不同:LinkedList 比 ArrayList 更占内存,因为 LinkedList 的节点除了存储数据,还存储了两个引用,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。而 ArrayList 则是使用数组实现,每个元素只需要存储数据本身就可以了,因此相对来说占用的内存空间较小。LinkedList 的每个节点都需要额外存储两个指针,因此在存储大量元素时,可能会导致内存占用较大。而 ArrayList 在创建时需要指定初始容量,如果容量不足时需要进行扩容操作,而且扩容时需要重新分配内存空间,可能会导致内存空间浪费。


骚戴理解:ArrayList 适用于随机访问和修改操作较多的场景,但是在插入和删除操作较多的场景下,LinkedList 可能更加适合。


双向链表

双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。


ArrayList 和 Vector 的区别是什么?

这两个类都实现了 List 接口(List 接口继承了 Collection 接口),他们都是有序集合


1、线程安全:Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步,是线程安全的,而 ArrayList 是非线程安全的。


2、性能:ArrayList 在性能方面要优于 Vector。Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。


3、扩容:当 ArrayList 需要扩容时,它会创建一个新的数组,并将原数组中的元素复制到新数组中,新数组的大小是原数组的 1.5 倍。而 Vector 扩容时会创建一个新的数组,并将原数组中的元素复制到新数组中,新数组的大小是原数组的 2 倍。因此,Vector 的扩容比 ArrayList 更加消耗内存,但是相对来说 Vector 的性能更稳定,因为它的扩容次数相对较少。


骚戴理解:Vector 是线程安全的,而 ArrayList 不是线程安全的,如果需要在多线程环境中使用 ArrayList,需要进行同步处理。


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