Java岗大厂面试百日冲刺 - 日积月累,每日三题【Day3】 —— 集合框架1

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本文已获得原作者 _陈哈哈 授权并经过重新整理规划后发布。

本栏目Java开发岗高频面试题主要出自以下各技术栈:Java基础知识、集合容器、并发编程、JVM、Spring全家桶、MyBatis等ORMapping框架、MySQL数据库、Redis缓存、RabbitMQ消息队列、Linux操作技巧等。

面试题1:对比 Vector、ArrayList、LinkedList 有何区别?适合在什么场景下使用

回答

这三者都是实现了集合框架中的 List,也就是有序集合,因此具体功能也比较近似,比如都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作,都提供迭代器以遍历其内容等。但因为具体的设计区别,在行为、性能、线程安全等方面,表现又有很大不同。

Vector

是 Java 早期提供的线程安全的动态数组,如果不需要线程安全,并不建议选择,毕竟同步是有额外开销的。

Vector 内部是使用对象数组来保存数据,可以根据需要自动的增加容量。当数组已满,开始扩容时,会先创建新的扩容后数组,并拷贝原有数组数据,最后删除原数组。

InterviewForJavaByThreeQuestionsADay03-1

ArrayList(擅长 "查询" 和 "更新" 场景)

是应用更加广泛的动态数组实现,它本身不是线程安全的,所以性能要好很多。与 Vector 近似,ArrayList 也是可以根据需要调整容量,不过两者的调整逻辑有所区别,Vector 在扩容时会提高 1 倍,而 ArrayList 则是增加 50%

  1. 数据结构:ArrayList 是动态数组的数据结构实现;
  2. 随机查询效率:(优势),ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高,因为 LinkedList 是线性的数据存储方式,所以需要移动指针从前往后依次查找,而ArrayList根据角标index直接锁定位置。
  3. 插入和删除效率:在List中间插入和删除数据时,ArrayList 要比 LinkedList 效率低很多,因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标(整体移动),而如果是正常的末尾追加方式,效率大体相同。
  4. 内存空间占用: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。

LinkedList(擅长 "插入" 和 "删除" 场景)

顾名思义是 Java 提供的双向链表,所以它不需要像上面两种那样调整容量,它也不是线程安全的。

  1. 数据结构:LinkedList 是双向链表的数据结构实现。
  2. 随机查询效率:相比ArrayList (劣势)
  3. 插入和删除效率:LinkedList按序号查询数据时需要进行前向或后向遍历,但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可,增删时也只需修改链表指向即可,所以 LinkedList 插入和删除速度较快。(优势)
  4. 内存空间占用:相比ArrayList (劣势

追问

多线程场景下就不能使用ArrayList么?

我们知道ArrayList 不是线程安全的,如果遇到多线程场景,可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样:

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(arraylist);

面试题2:List 和 Set 有哪些区别?

回答

List、Set 都是继承自Collection 接口,区别主要有以下几点:

重复对象

list方法可以允许重复的对象,而set方法不允许重复对象;

null元素

list可以插入多个null元素,而set只允许插入一个null元素;

容器是否有序

list是一个有序的容器,保持了每个元素的插入顺序。即输出顺序就是输入顺序,而set方法是无序容器,无法保证每个元素的存储顺序,TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序

常用的实现类

  • list方法常用的实现类有:

    • ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList最常用,提供使用索引(index)访问,定位、查询效率高;而LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适,Vector 表示底层数组,线程安全,效率低被边缘化~
  • Set方法中常用的实现类有:

    • HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。最常用的是基于 HashMap 实现的 HashSet;另外TreeSet 还实现了 SortedSet 接口(支持排序),因此 TreeSet 是一个可根据 compare() 和compareTo()方法进行排序的有序容器。

遍历方式

List 支持for循环,也就是通过下标来遍历,也可以用迭代器(Iterator),但是set只能用迭代,因为他无序,无法用下标来取得想要的值。

追问

Set 和 List 效率上对比怎么样呢?

Set

删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变。检索元素的话,效率低下;当然,在理想情况下,不考虑哈希冲突的情况,且仅需一次定位即可完成,时间复杂度为O(1),但是不现实。

List

和数组类似,List可以动态增长,查找元素效率高,插入删除元素效率低,因为会引起其他元素位置改变

  • 曾测试过1000万元素情况下,Set查询第9999999个元素用时0.203秒,List查询第9999999个元素用时0.01秒;

说一下 HashSet 的实现原理?

HashSet 底层是基于 HashMap 实现的,能够继承 HashMap 的所有特性,因此 HashSet 结构也是数组+链表+红黑树,同样也不能使用get方法,HashSet 的操作,基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成,不允许key重复,但支持null对象作为key。

HashSet是如何保证Key不重复的?

HashSet 的值是不能重复的,在业务上经常被用来做数据去重的工作,那么,他是怎么保证元素不重复的呢?

当我们对一个HashSet 的实例添加一个值时,使用到的是它的 add 方法,源码如下:

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

由代码中的 add 方法实现可知,其维护了一个 HashMap 来实现元素的添加;我们知道,HashMap 作为双列集合,它的键是不能够重复的,HashMap 针对 hashCode 相同且 equals 比较值相同的时候执行的是更新操作,所以Hashmap中的key是唯一的,也决定了hashset元素值也是唯一的。

面试题3:Array 和 ArrayList 有何区别?

回答

  1. Array 可以存储基本数据类型和对象,ArrayList 只能存储对象。
  2. Array 是指定固定大小的,而 ArrayList 大小是自动扩展的。
  3. Array 内置方法没有 ArrayList 多,比如 addAll、removeAll、iteration 等方法只有 ArrayList 有。

  4. Array 和 ArrayList可以互相转换,Array 转 List有: Arrays.asList(array);而List 转 Array有:List.toArray()方法。

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