java集合面试题总结及答案（java集合框架详解）

本章节主要分享一些java中的集合在面试中常问的高频问题，这里给出的是相对比较简略的答案，不过针对面试的回答，这些就足够了，另外就是一定要加入自己的个人理解，不要背书形式的回答。

1.java中的集合框架有哪些？

回答：java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（collection），存储一个元素集合，另一种是图（map），存储键/值对映射。

collection 接口又有 3 种子类型，list、set 和 queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 arraylist、linkedlist、hashset、linkedhashset、hashmap、treemap、linkedhashmap 等等。

2.arraylist和linkedlist的底层实现和区别？

回答：arraylist底层使用的是 object数组；linkedlist底层使用的是 双向链表 数据结构。

arraylist:增删慢、查询快，线程不安全，对元素必须连续存储。

linkedlist:增删快，查询慢，线程不安全。

追问：说说arraylist的扩容机制？

回答：通过阅读arraylist的源码我们可以发现当以无参数构造方法创建 arraylist 时，实际上初始化赋值的是一个空数组。当真正对数组进行添加元素操作时，才真正分配容量。即向数组中添加第一个元素时，数组容量扩为 10。当插入的元素个数大于当前容量时，就需要进行扩容了， arraylist 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右。

3.hashmap的底层实现？扩容？是否线程安全？

回答：在jdk1.7之前hashmap是基于数组和链表实现的，而且采用头插法。

而jdk1.8 之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。采用尾插法。

hashmap默认的初始化大小为 16。当hashmap中的元素个数之和大于负载因子*当前容量的时候就要进行扩充，容量变为原来的 2 倍。（这里注意不是数组中的个数，而且数组中和链/树中的所有元素个数之和！）

注意：我们还可以在预知存储数据量的情况下，提前设置初始容量（初始容量 = 预知数据量 / 加载因子）。这样做的好处是可以减少 resize() 操作，提高 hashmap 的效率

美团面试的时候问到这个问题，还给出具体的值，让我算出初始值设置为多少合适？

hashmap是线程不安全的，其主要体现：

1.在jdk1.7中，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据丢失。

2.在jdk1.8中，在多线程环境下，会发生数据覆盖的情况。

追问：hashmap扩容的时候为什么是2的n次幂？

回答：数组下标的计算方法是（n-1）& hash，取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。 并且采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 hashmap 的长度为什么是2的幂次方。

追问：hashmap的put方法说一下。

回答：通过阅读源码，可以从jdk1.7和1.8两个方面来回答

1.根据key通过哈希算法与与运算得出数组下标

2.如果数组下标元素为空，则将key和value封装为entry对象（jdk1.7是entry对象，jdk1.8是node对象）并放入该位置。

3.如果数组下标位置元素不为空，则要分情况

(i)如果是在jdk1.7，则首先会判断是否需要扩容，如果要扩容就进行扩容，如果不需要扩容就生成entry对象，并使用头插法添加到当前链表中。

(ii)如果是在jdk1.8中，则会先判断当前位置上的treenode类型，看是红黑树还是链表node

​ (a)如果是红黑树treenode，则将key和value封装为一个红黑树节点并添加到红黑树中去，在这个过程中会判断红黑树中是否存在当前key，如果存在则更新value。

​ (b)如果此位置上的node对象是链表节点，则将key和value封装为一个node并通过尾插法插入到链表的最后位置去，因为是尾插法，所以需要遍历链表，在遍历过程中会判断是否存在当前key，如果存在则更新其value，当遍历完链表后，将新的node插入到链表中，插入到链表后，会看当前链表的节点个数，如果大于8，则会将链表转为红黑树

​ (c)将key和value封装为node插入到链表或红黑树后，在判断是否需要扩容，如果需要扩容，就结束put方法。

追问：hashmap源码中在计算hash值的时候为什么要右移16位？

回答：我的理解是让元素在hashmap中更加均匀的分布，具体的可以看下图，下图是《阿里调优手册》里说的。

4.java中线程安全的集合有哪些？

vector：就比arraylist多了个同步化机制（线程安全）。

hashtable：就比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。

追问：说一下concurrenthashmap的底层实现，它为什么是线程安全的？

回答：在jdk1.7是 分段的数组+链表 ，jdk1.8的时候跟hashmap1.8的时候一样都是基于数组+链表/红黑树。

concurrenthashmap是线程安全的

（1）在jdk1.7的时候是使用分段所segment，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。

（2）在jdk1.8的时候摒弃了 segment的概念，而是直接用 node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 cas 来操作。synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点。

5.hashmap和hashtable的区别

回答：

（1）线程是否安全： hashmap 是非线程安全的，hashtable 是线程安全的,因为 hashtable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 concurrenthashmap 吧！）；

（2）对 null key 和 null value 的支持： hashmap 可以存储 null 的 key 和 value，但 null 作为键只能有一个，null 作为值可以有多个；hashtable 不允许有 null 键和 null 值，否则会抛出 nullpointerexception。

（3）初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ： ① 创建时如果不指定容量初始值，hashtable 默认的初始大小为 11，之后每次扩充，容量变为原来的 2n+1。hashmap 默认的初始化大小为 16。之后每次扩充，容量变为原来的 2 倍。② 创建时如果给定了容量初始值，那么 hashtable 会直接使用你给定的大小，而 hashmap 会将其扩充为 2 的幂次方大小（hashmap 中的tablesizefor()方法保证，下面给出了源代码）。也就是说 hashmap 总是使用 2 的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是 2 的幂次方。

（4）底层数据结构： jdk1.8 以后的 hashmap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。hashtable 没有这样的机制。

（5）效率： 因为线程安全的问题，hashmap 要比 hashtable 效率高一点。另外，hashtable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；

6.hashmap和treemap的区别？

回答：

1、hashmap是通过hash值进行快速查找的；hashmap中的元素是没有顺序的；treemap中所有的元素都是有某一固定顺序的，如果需要得到一个有序的结果，就应该使用treemap；

2、hashmap和treemap都是线程不安全的；

3、hashmap继承abstractmap类；覆盖了hashcode() 和equals() 方法，以确保两个相等的映射返回相同的哈希值；

treemap继承sortedmap类；它保持键的有序顺序；

4、hashmap：基于hash表实现的；使用hashmap要求添加的键类明确定义了hashcode() 和equals() （可以重写该方法）；为了优化hashmap的空间使用，可以调优初始容量和负载因子；

treemap：基于红黑树实现的；treemap就没有调优选项，因为红黑树总是处于平衡的状态；

5、hashmap：适用于map插入，删除，定位元素；

treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键（key）