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；