Java的数组（Array）和集合，面试常考知识

Java中的数组（Array）和集合（Collection）是两种用于存储多个对象的容器，但它们在设计、功能和使用场景上存在显著差异。下面分别介绍它们的基本概念和特点。

数组（Array）

数组是一种固定大小的连续存储空间，用于存储相同类型的数据。数组中的每个元素可以通过索引来访问，索引通常是整数，从0开始。

特点：

• 固定大小：一旦创建，数组的大小就不能改变。
• 类型安全：数组中的元素必须是相同类型。
• 快速访问：由于数组在内存中是连续存储的，因此访问数组中的元素非常快。
• 索引访问：通过索引（下标）来访问数组中的元素。

声明和初始化：

int[] arr = new int[5]; // 声明并初始化一个可以存储5个整数的数组
int[] arr2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 声明并初始化一个包含5个整数的数组

集合（Collection）

集合是一个框架，用于存储和操作对象组。与数组不同，集合的大小是动态变化的，并且它们可以存储不同类型的对象（尽管在实际使用中，通常会在集合中存储相同类型的对象以保持类型安全）。Java集合框架（Java Collections Framework）提供了一套设计良好的接口和类，用于操作集合。

集合接口：

• List：有序集合，允许包含重复元素。
• Set：无序集合，不允许包含重复元素。
• Map：将键映射到值的对象，一个键可以映射到最多一个值。

特点：

• 动态大小：集合的大小可以根据需要动态地增加或减少。
• 类型安全：Java集合框架提供了泛型支持，可以确保集合中的元素类型安全。
• 多种操作：集合提供了丰富的操作，如添加、删除、查找等。
• 高级功能：如排序、迭代等。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(); // 声明并初始化一个ArrayList，用于存储String对象
list.add("Apple");
list.add("Banana");

Set<Integer> set = new HashSet<>(); // 声明并初始化一个HashSet，用于存储Integer对象
set.add(1);
set.add(2);

Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); // 声明并初始化一个HashMap，用于存储键值对
map.put("Apple", 100);
map.put("Banana", 200);

总结

数组和集合都是Java中用于存储多个对象的容器，但它们在大小、类型安全、操作等方面存在显著不同。数组适用于需要固定大小且类型相同的元素集合的场景，而集合则提供了更灵活、更强大的功能，适用于需要动态变化大小和类型、进行复杂操作的情况。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的容器。

在Java面试中，数组和集合是经常被考察的知识点。以下是一些常见的Java数组和集合面试问题及其简要回答：

数组相关面试问题

1. 数组的定义及其特点是什么？

   • 定义：数组是内存空间连续的相同数组类型的集合，是引用数据类型。
   • 特点：固定大小、类型安全、通过索引访问元素、内存连续。

2. 数组索引为什么从0开始？

   • 从0开始可以简化寻址公式，提高计算效率。如果使用1作为起始索引，则每次计算元素地址时都需要额外减去1，增加了计算复杂度。

3. 数组和ArrayList的区别是什么？

   • 数组大小固定，ArrayList大小动态变化。
   • 数组可以存储基本数据类型和对象，ArrayList只能存储对象（通过自动装箱和拆箱机制，可以间接存储基本数据类型）。
   • ArrayList提供了更多的方法和功能，如添加、删除、遍历等。

4. 如何实现数组和List之间的转换？

   • 数组转List：使用Arrays.asList(array)方法。但注意，此方法返回的List是固定大小的，不支持添加或删除操作。
   • List转数组：使用List.toArray(new T[list.size()])或List.toArray(new T[0])方法。前者需要指定数组的大小，后者由Java自动计算。

集合相关面试问题

1. Java集合框架的基本接口有哪些？

   • 主要接口包括：Collection、List、Set、Map等。其中，List和Set继承自Collection接口，Map则是一个独立的接口。

2. List、Set、Map的区别是什么？

   • List：有序集合，允许重复元素。
   • Set：无序集合，不允许重复元素。
   • Map：键值对集合，键唯一，值可以重复。

3. ArrayList和LinkedList的区别是什么？

   • ArrayList基于动态数组实现，支持随机访问，但插入和删除操作效率较低（尤其是在列表开头或中间）。
   • LinkedList基于双向链表实现，不支持随机访问，但插入和删除操作效率较高（尤其是在列表开头或中间）。

4. HashMap和HashSet的区别是什么？

   • HashMap实现了Map接口，存储键值对。
   • HashSet基于HashMap实现，仅存储键，不允许键重复。

5. HashMap的实现原理是什么？

   • HashMap采用哈希表数据结构，通过数组+链表+红黑树（JDK 1.8及以后版本）实现。当发生哈希冲突时，通过链表或红黑树解决。
   • HashMap的扩容机制：当元素个数超过容量长度的0.75倍时，进行扩容，扩容为原来的2倍。

6. HashMap和HashTable的区别是什么？

   • HashMap允许键和值为null，HashTable不允许。
   • HashMap不是线程安全的，HashTable是线程安全的。
   • HashMap的初始容量和扩容因子可以自定义，HashTable的初始容量为11，扩容因子为0.75，扩容策略为2倍+1。

7. 如何遍历集合？

   • 遍历List可以使用for循环、for-each循环、Iterator迭代器。
   • 遍历Set可以使用for-each循环、Iterator迭代器。
   • 遍历Map可以使用entrySet()结合for-each循环或Iterator迭代器，或使用keySet()、values()结合for-each循环或Iterator迭代器。

这些问题涵盖了Java数组和集合的基本概念、区别、实现原理及常见用法，是面试中常见的考点。