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JAVA集合框架理解与常见相关面试题

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集合框架（collections framework）

首先要明确，集合代表了一组对象（和数组一样，但数组长度不能变，而集合能）。Java中的集合框架定义了一套规范，用来表示、操作集合，使具体操作与实现细节解耦。

其实说白了，可以把一个集合看成一个微型数据库，在其中进行“增删改查”四种操作

设计理念

主要理念用一句话概括就是：提供一套“小而美”的API。API需要对程序员友好，增加新功能时能让程序员们快速上手。
为了保证核心接口足够小，最顶层的接口（也就是Collection与Map接口）并不会区分该集合是否可变（mutability）,是否可更改（modifiability）,是否可改变大小（resizability）这些细微的差别。相反，一些操作是可选的，在实现时抛出UnsupportedOperationException即可表示集合不支持该操作。集合的实现者必须在文档中声明那些操作是不支持的。

为了保证最顶层的核心接口足够小，它们只能包含下面情况下的方法：
基本操作，像之前说的“增删改查”
There is a compelling performance reason why an important implementation would want to override it.
此外，所有的集合类都必须能提供友好的交互操作，这包括没有继承Collection类的数组对象。因此，框架提供一套方法，让集合类与数组可以相互转化，并且可以把Map看作成集合

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两大基类Collection与Map*

在集合框架的类继承体系中，最顶层有两个接口：

Collection表示一组纯数据
Map表示一组key-value对
一般继承自Collection或Map的集合类，会提供两个“标准”的构造函数：

没有参数的构造函数，创建一个空的集合类
有一个类型与基类（Collection或Map）相同的构造函数，创建一个与给定参数具有相同元素的新集合类
因为接口中不能包含构造函数，所以上面这两个构造函数的约定并不是强制性的，但是在目前的集合框架中，所有继承自Collection或Map的子类都遵循这一约定。

Collection

如上图所示，Collection类主要有三个接口：

Set表示不允许有重复元素的集合（A collection that contains no duplicate elements）
List表示允许有重复元素的集合（An ordered collection (also known as a sequence)）
Queue JDK1.5新增，与上面两个集合类主要是的区分在于Queue主要用于存储数据，而不是处理数据。（A collection designed for holding elements prior to processing.）

Map

MapClassHierarchy

Map并不是一个真正意义上的集合（are not true collections），但是这个接口提供了三种“集合视角”（collection views ），使得可以像操作集合一样操作它们，具体如下：

把map的内容看作key的集合（map’s contents to be viewed as a set of keys）
把map的内容看作value的集合（map’s contents to be viewed as a collection of values）
把map的内容看作key-value映射的集合（map’s contents to be viewed as a set of key-value mappings）

常见相关面试题

1、 什么是Java集合API

Java集合框架API是用来表示和操作集合的统一框架，它包含接口、实现类、以及帮助程序员完成一些编程的算法。简言之，API在上层完成以下几件事：

● 编程更加省力，提高城程序速度和代码质量

● 非关联的API提高互操作性

● 节省学习使用新API成本

● 节省设计新API的时间

● 鼓励、促进软件重用

具体来说，有6个集合接口，最基本的是Collection接口，由三个接口Set、List、SortedSet继承，另外两个接口是Map、SortedMap,这两个接口不继承Collection，表示映射而不是真正的集合。

2、 什么是Iterator

一些集合类提供了内容遍历的功能，通过java.util.Iterator接口。这些接口允许遍历对象的集合。依次操作每个元素对象。当使用Iterators时，在获得Iterator的时候包含一个集合快照。通常在遍历一个Iterator的时候不建议修改集合本省。

3、 Iterator与ListIterator有什么区别？

Iterator:只能正向遍历集合，适用于获取移除元素。ListIerator：继承Iterator,可以双向列表的遍历，同样支持元素的修改。

4、 什么是HaspMap和Map？

Map是接口，Java 集合框架中一部分，用于存储键值对，HashMap是用哈希算法实现Map的类。

5、 HashMap与HashTable有什么区别？对比Hashtable VS HashMap

两者都是用key-value方式获取数据。Hashtable是原始集合类之一(也称作遗留类)。HashMap作为新集合框架的一部分在Java2的1.2版本中加入。它们之间有一下区别：

● HashMap和Hashtable大致是等同的，除了非同步和空值(HashMap允许null值作为key和value，而Hashtable不可以)。

● HashMap没法保证映射的顺序一直不变，但是作为HashMap的子类LinkedHashMap，如果想要预知的顺序迭代(默认按照插入顺序),你可以很轻易的置换为HashMap，如果使用Hashtable就没那么容易了。

● HashMap不是同步的，而Hashtable是同步的。

● 迭代HashMap采用快速失败机制，而Hashtable不是，所以这是设计的考虑点。

6、 在Hashtable上下文中同步是什么意思？

同步意味着在一个时间点只能有一个线程可以修改哈希表，任何线程在执行hashtable的更新操作前需要获取对象锁，其他线程等待锁的释放。

7、 什么叫做快速失败特性

从高级别层次来说快速失败是一个系统或软件对于其故障做出的响应。一个快速失败系统设计用来即时报告可能会导致失败的任何故障情况，它通常用来停止正常的操作而不是尝试继续做可能有缺陷的工作。当有问题发生时，快速失败系统即时可见地发错错误告警。在Java中，快速失败与iterators有关。如果一个iterator在集合对象上创建了，其它线程欲“结构化”的修改该集合对象，并发修改异常 (ConcurrentModificationException) 抛出。

8、 怎样使Hashmap同步？

HashMap可以通过Map m = Collections.synchronizedMap（hashMap）来达到同步的效果。

9、 什么时候使用Hashtable，什么时候使用HashMap

基本的不同点是Hashtable同步HashMap不是的，所以无论什么时候有多个线程访问相同实例的可能时，就应该使用Hashtable，反之使用HashMap。非线程安全的数据结构能带来更好的性能。

如果在将来有一种可能—你需要按顺序获得键值对的方案时，HashMap是一个很好的选择，因为有HashMap的一个子类LinkedHashMap。所以如果你想可预测的按顺序迭代(默认按插入的顺序)，你可以很方便用LinkedHashMap替换HashMap。反观要是使用的Hashtable就没那么简单了。同时如果有多个线程访问HashMap，Collections.synchronizedMap()可以代替，总的来说HashMap更灵活。

10、为什么Vector类认为是废弃的或者是非官方地不推荐使用？或者说为什么我们应该一直使用ArrayList而不是Vector

你应该使用ArrayList而不是Vector是因为默认情况下你是非同步访问的，Vector同步了每个方法，你几乎从不要那样做，通常有想要同步的是整个操作序列。同步单个的操作也不安全(如果你迭代一个Vector,你还是要加锁，以避免其它线程在同一时刻改变集合).而且效率更慢。当然同样有锁的开销即使你不需要，这是个很糟糕的方法在默认情况下同步访问。你可以一直使用Collections.sychronizedList来装饰一个集合。

事实上Vector结合了“可变数组”的集合和同步每个操作的实现。这是另外一个设计上的缺陷。Vector还有些遗留的方法在枚举和元素获取的方法，这些方法不同于List接口，如果这些方法在代码中程序员更趋向于想用它。尽管枚举速度更快，但是他们不能检查如果集合在迭代的时候修改了，这样将导致问题。尽管以上诸多原因，oracle也从没宣称过要废弃Vector.