Interview系列 - 05 Java|Iterator迭代器|集合继承体系|Set List Map接口特性|List实现类区别

文章目录

- - 01. 迭代器 Iterator 是什么？
  - 02. 迭代器 Iterator 有什么特点？
  - 03. 迭代器 Iterator 怎么使用？
  - 04. 如何边遍历边移除 Collection 中的元素？
  - 05. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？
  - 06. 数组和集合的区别？
  - 07. 常见集合类的继承体系？
  - 08. 常见集合类的特点？
  - 09. 常见集合类的底层数据结构？
  - 10. Collection 和 Collections 有什么区别？
  - 11. List、Set、Map 之间的区别是什么？
  - 12. 怎么确保一个集合不能被修改?
  - 13. ArrayList 和 Vector 的区别？
  - 14. ArrayList 和 LinkedList 的区别？
  - 15. ArrayList，LinkedList，Vector的使用场景？
  - 16. Array 和 ArrayList 有何区别？
  - 17. 如何实现数组和 List 之间的转换？

01. 迭代器 Iterator 是什么？

Iterator则主要用于遍历Collection集合中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。

02. 迭代器 Iterator 有什么特点？

Iterator 迭代器的特点是更加安全，它可以保证当使用Iterator迭代访问Collection集合元素时，Collection集合里的元素不能被改变，只有通过Iterator的remove方法删除上一次next方法返回的集合元素才可以；否则将会引发java.util.Concurrent ModificationException异常。

Iterator迭代器采用的是快速失败（fail-fast）机制，一旦在迭代过程中检测到该集合已经被修改（通常是程序中的其他线程修改），程序立即引发ConcurrentModificationException异常，这样可以避免共享资源而引发的潜在问题。

03. 迭代器 Iterator 怎么使用？

Iterator接口隐藏了各种Collection实现类的底层细节，向应用程序提供了遍历Collection集合元素的统一编程接口。
在这里插入图片描述

使用iterator()方法要求容器返回一个Iterator 对象：

(1) 当创建指向集合的 Iterator 对象后，指针指向第一个元素的上方，即指向一个空；

(2) 调用 hasNext() 方法：判断集合中是否还有元素；

(3) 调用 next() 方法：向下移动指针并返回指针指向的元素，如果指针指向的内存中没有元素，会报异常；

(4) 调用 remove() 方法：一般和next()方法一起用，用来删除next()方法返回的元素；

04. 如何边遍历边移除 Collection 中的元素？

① 《阿里巴巴编码规范》中的一条：不要在foreach循环里进行元素的remove/add操作，使用foreach循环进行删除则会抛出ConcurrentModificationException异常。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput1 
            = new DepartmentMemberInput("张三","18767880909");
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput2 
            = new DepartmentMemberInput("张四","18767880910");

        List<DepartmentMemberInput> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(departmentMemberInput1);
        list1.add(departmentMemberInput2);

        for (DepartmentMemberInput departmentMemberInput : list1) {
            if(departmentMemberInput.getName().equals("张三")){
                list1.remove(departmentMemberInput);
            }
        }
    }
}

执行结果：

在这里插入图片描述

② 不要在 iterator 遍历的过程中使用 list.remove() 方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput1 
            = new DepartmentMemberInput("张三","18767880909");
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput2 
            = new DepartmentMemberInput("张四","18767880910");

        List<DepartmentMemberInput> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(departmentMemberInput1);
        list1.add(departmentMemberInput2);

        for (Iterator iterator = list1.iterator(); iterator.hasNext();) {
            DepartmentMemberInput departmentMemberInput = (DepartmentMemberInput) iterator.next();
            if(departmentMemberInput.getName().equals("张三")){
                // 使用Iterator迭代过程中，不可修改集合元素，下面代码引发异常
                list1.remove(departmentMemberInput);
            }
        }
    }
}

public class IteratorErrorTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 创建一个集合
        Collection books=new HashSet();
        books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
        books.add("Java讲义");
        // 获取books集合对应的迭代器
        Iterator it=books.iterator();
        while(it.hasNext())
        {
            String book=(String)it.next();
            System.out.println(book);
            if (book.equals("疯狂Android讲义"))
            {
                //使用Iterator迭代过程中，不可修改集合元素，下面代码引发异常
                books.remove(book);
            }
        }
    }
}

执行结果：

在这里插入图片描述

③ 推荐在 iterator 遍历的过程中使用iterator.remove() 方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput1 
            = new DepartmentMemberInput("张三","18767880909");
        DepartmentMemberInput departmentMemberInput2 
            = new DepartmentMemberInput("张四","18767880910");

        List<DepartmentMemberInput> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(departmentMemberInput1);
        list1.add(departmentMemberInput2);

        for (Iterator iterator = list1.iterator(); iterator.hasNext();) {
            DepartmentMemberInput departmentMemberInput = (DepartmentMemberInput) iterator.next();
            if(departmentMemberInput.getName().equals("张三")){
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

05. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

(1) Iterator可用来遍历Set和List集合，但是ListIterator只能用来遍历List。

(2) Iterator对集合只能是前向遍历，ListIterator既可以前向也可以后向。

(3) ListIterator实现了Iterator接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引等等。

06. 数组和集合的区别？

数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。

07. 常见集合类的继承体系？

Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。

在这里插入图片描述

Set和List接口是Collection接口派生的两个子接口，它们分别代表了无序集合和有序集合；Queue是Java提供的队列实现，有点类似于List。

在这里插入图片描述

08. 常见集合类的特点？

在这里插入图片描述

09. 常见集合类的底层数据结构？

集合实现类	集合底层数据结构	是否线程安全
ArrayList	数组	非线程安全
LinkedList	双向链表	非线程安全
Vector	数组	线程安全，效率较低，使用少
HashSet	HashMap	非线程安全
TreeSet	TreeMap	非线程安全
HashMap	哈希表	非线程安全
HashTable	哈希表	线程安全，所有的方法都有synchronized关键字，效率较低，使用少
Properties	HashMap	线程安全，key和value只能存储String字符串
TreeMap	红黑树	非线程安全

10. Collection 和 Collections 有什么区别？

Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作Set集合，也可用于操作List和Queue集合。

Collections是一个操作Set、List和Map等集合的工具类，该工具类里提供了大量方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了将集合对象设置为不可变、对集合对象实现同步控制等方法。

常用集合框架中的实现类HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、LinkedList、HashMap和TreeMap都是线程不安全的。如果有多个线程访问它们，而且有超过一个的线程试图修改它们，则可能出现错误。Collections提供了多个synchronizedXxx()方法可以把它们包装成线程同步的集合。

public class SynchronizedTest{
    public static void main(String[] args){
        //下面程序创建了4个同步的集合对象
        Collection c=Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());
        List list=Collections.synchronizedList(new ArrayList());
        Set s=Collections.synchronizedSet(new HashSet());
        Map m=Collections.synchronizedMap(new HashMap());
    }
}

11. List、Set、Map 之间的区别是什么？

List：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector；

Set：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet；

Map是一个键值对集合，存储键、值和之间的映射。 Key无序，唯一；value 不要求有序，允许重复。Map 的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap；

12. 怎么确保一个集合不能被修改?

Collections提供了如下三类方法来返回一个不可变的集合：

(1) emptyXxx()：返回一个空的、不可变的集合对象，此处的集合可以是List，Set，Map。

(2) singletonXxx()：返回一个只包含指定对象（只有一个或一项元素）的、不可变的集合对象，此处的集合可以是List，Set，Map。

(3) unmodifiableXxx：返回指定集合对象的不可变视图，此处的集合可以是List，Set，Map。

上面三类方法的参数是原有的集合对象，返回值是该集合的“只读”版本。通过Collections提供的三类方法，可以生成“只读”的Collection或Map。

public class UnmodifiableTest{
    public static void main(String[] args){
        // 创建一个空的、不可改变的List对象
        List unmodifiableList=Collections.emptyList();
        // 创建一个只有一个元素，且不可改变的Set对象
        Set unmodifiableSet=Collections.singleton("Java讲义");
        // 创建一个普通的Map对象
        Map scores=new HashMap();
        scores.put("语文" , 80);
        scores.put("Java" , 82);
        //返回普通的Map对象对应的不可变版本
        Map unmodifiableMap=Collections.unmodifiableMap(scores);
        // 下面任意一行代码都将引发UnsupportedOperationException异常
        unmodifiableList.add("测试元素");    //①
        unmodifiableSet.add("测试元素");     //②
        unmodifiableMap.put("语文" , 90);   //③
    }
}

13. ArrayList 和 Vector 的区别？

ArrayList 和 Vector 均是 List 有序集合接口的实现类，都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作。

ArrayList是线程不安全的，当多个线程访问同一个ArrayList集合时，如果有超过一个线程修改了ArrayList集合，则程序必须手动保证该集合的同步性；但Vector集合则是线程安全的，无须程序保证该集合的同步性。因为Vector是线程安全的，所以Vector的性能比ArrayList的性能要低。实际上，即使需要保证List集合线程安全，也同样不推荐使用Vector实现类。可以使用Collections工具类提供的 List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());

14. ArrayList 和 LinkedList 的区别？

LinkedList与ArrayList、ArrayDeque的实现机制完全不同，ArrayList、ArrayDeque内部以动态数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时有较好的性能；LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较差，但在插入、删除元素时性能非常出色（只需改变指针所指的地址即可）。需要指出的是，虽然Vector也是以数组的形式来存储集合元素的，但因为它实现了线程同步功能，所以各方面性能都有所下降。除此之外，LinkedList还实现了Deque接口，因此它可以被当成双端队列来使用，自然也可以被当成“栈”来使用了。

15. ArrayList，LinkedList，Vector的使用场景？

如果需要遍历List集合元素，对于ArrayList、Vector集合，应该使用随机访问方法（get）来遍历集合元素，这样性能更好；对于LinkedList集合，则应该采用迭代器（Iterator）来遍历集合元素。

如果需要经常执行插入、删除操作来改变List集合的大小，则应该使用LinkedList集合，而不是ArrayList。使用ArrayList、Vector集合需要经常重新分配内部数组的大小，其时间开销常常是使用LinkedList的时间开销的几十倍，效果很差。

如果有多个线程需要同时访问List集合中的元素，可考虑使用Collections将集合包装成线程安全的集合。

16. Array 和 ArrayList 有何区别？

(1) Array可以包含基本类型和对象类型，ArrayList只能包含对象类型。

(2) Array大小是固定的，定义后就不可被改变，ArrayList的大小是可变的。

(3) ArrayList提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等。

17. 如何实现数组和 List 之间的转换？

(1) List转为数组：

直接调用ArrayList中的toArray方法就可以实现，List接口中，toArray有两个重载的方法：

Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);

可见toArray可以用无入参的方式调用，返回一个Object数组；也可以用指定返回类型的方式调用，返回一个指定类型的数组。

@Test
public void test() {
    List<Object> rawList = new ArrayList();
    rawList.add("0");
    rawList.add("1");
    String[] arr = rawList.toArray(new String[rawList.size()]);
    for(String each:arr) {
        System.out.println(each);
    }
}

(2) 数组转换为 List：

如果需要将数组转为List，只需要使用Arrays.asList方法即可。

@Test
public void t5() {
    String[] arr = {"a","b","c"};
    List<String> list = Arrays.asList(arr);
    list.forEach(x -> System.out.println(x));
}