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Java面试(三)

2018-03-21  集微笔记
21.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,而Set存储的零散的元素且不允许有重复元素(数学中的集合也是如此),List是线性结构的容器,适用于按数值索引访问元素的情形。
22.阐述ArrayList、Vector、LinkedList的存储性能和特性。
    ArrayList和Vector都是使用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,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。Vector属于遗留容器(Java早期的版本中提供的容器,除此之外,Hashtable、Dictionary、BitSet、Stack、Properties都是遗留容器),已经不推荐使用,但是由于ArrayList和LinkedListed都是非线程安全的,如果遇到多个线程操作同一个容器的场景,则可以通过工具类Collections中的synchronizedList方法将其转换成线程安全的容器后再使用(这是对装潢模式的应用,将已有对象传入另一个类的构造器中创建新的对象来增强实现)。
23.Collection和Collections的区别? 
    Collection是一个接口,它是Set、List等容器的父接口;Collections是个一个工具类,提供了一系列的静态方法来辅助容器操作,这些方法包括对容器的搜索、排序、线程安全化等等。
24.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。
25.TreeMap和TreeSet在排序时如何比较元素?Collections工具类中的sort()方法如何比较元素? 
    TreeSet要求存放的对象所属的类必须实现Comparable接口,该接口提供了比较元素的compareTo()方法,当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。TreeMap要求存放的键值对映射的键必须实现Comparable接口从而根据键对元素进行排序。Collections工具类的sort方法有两种重载的形式,第一种要求传入的待排序容器中存放的对象比较实现Comparable接口以实现元素的比较;第二种不强制性的要求容器中的元素必须可比较,但是要求传入第二个参数,参数是Comparator接口的子类型(需要重写compare方法实现元素的比较),相当于一个临时定义的排序规则,其实就是通过接口注入比较元素大小的算法,也是对回调模式的应用(Java中对函数式编程的支持)。 
26.HashMap 和Hashtable的区别

HashMap是Hashtable的轻量级实现(非线程安全的实现),他们都完成了Map接口,主要区别在于HashMap允许空(null)键值(key),由于非线程安全,效率上可能高于Hashtable。HashMap允许将Null作为一个entry的 key或者value,而Hashtable不允许。HashMap把Hashtable的contains思路方法去掉了,改成containsvalue和containsKey。因为contains思路方法容易让人引起误解Hashtable继承自Dictionary类,而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。

  最大的区别是,Hashtable的思路方法是Synchronize的,而HashMap不是,在多个线程访问Hashtable时,不需要自己为它的方法实现同步,而HashMap就必须为的提供外同步。

  Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样,所以性能不会有很大的差异。

27.什么是迭代器(Iterator)?

  Iterator接口提供了很多对集合元素进行迭代的方法。每一个集合类都包含了可以返回迭代器实例的迭代方法。迭代器可以在迭代的过程中删除底层集合的元素。

    迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。

  Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动:

  (1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

  (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()将迭代器新返回的元素删除。

  Iterator是Java迭代器最简单的实现,为List设计的ListIterator具有更多的功能,它可以从两个方向遍历List,也可以从List中插入和删除元素。

28.为什么集合类没有实现Cloneable和Serializable接口?

    克隆(cloning)或者是序列化(serialization)的语义和含义是跟具体的实现相关的。因此,应该由集合类的具体实现来决定如何被克隆或者是序列化。

29.数组(Array)和列表(ArrayList)有什么区别?什么时候应该使用Array而不是ArrayList?

  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。

30.Java中的HashMap的工作原理是什么?

Java中的HashMap是以键值对(key-value)的形式存储元素的。HashMap需要一个hash函数,它使用hashCode()和equals()方法来向集合/从集合添加和检索元素。当调用put()方法的时候,HashMap会计算key的hash值,然后把键值对存储在集合中合适的索引上。如果key已经存在了,value会被更新成新值。

HashMap的一些重要的特性是它的容量(capacity),负载因子(load factor)和扩容极限(threshold resizing)。

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