面试题：Java中Collection接口的常用子接口有哪些及它们的特点

Question

请阐述Java中Collection接口下List、Set、Queue等常用子接口的特点，例如数据存储方式、是否允许重复元素等，并举例说明各自适用的场景。

Answer 1

List接口

• 特点：
  • 数据存储方式：有序存储，元素按插入顺序排列，支持通过索引访问元素。
  • 是否允许重复元素：允许重复元素。
  • 特有方法：提供了大量基于索引操作元素的方法，如add(int index, E element)、get(int index)等。
• 适用场景：
  • 当需要按照插入顺序存储元素，并且需要频繁地根据索引访问元素时适用。例如，实现一个学生成绩管理系统，需要记录学生成绩的录入顺序，并根据学号（索引）查询学生成绩，就可以使用List。常见的实现类有ArrayList和LinkedList，ArrayList基于数组实现，查询效率高；LinkedList基于链表实现，插入和删除效率高。

Set接口

• 特点：
  • 数据存储方式：无序存储（具体实现可能有自己的排序规则，如TreeSet是有序的），不保证元素的顺序。
  • 是否允许重复元素：不允许重复元素，当试图添加已存在的元素时，添加操作会失败（add方法返回false）。
  • 特有方法：没有特有的方法，主要通过Collection接口的方法操作元素。
• 适用场景：
  • 当需要存储唯一元素，并且不需要保持元素插入顺序时适用。例如，统计一篇文章中出现的不同单词，可以使用Set。常见的实现类有HashSet和TreeSet，HashSet基于哈希表实现，查找效率高；TreeSet基于红黑树实现，元素有序。

Queue接口

• 特点：
  • 数据存储方式：通常按FIFO（先进先出）原则存储元素，不过也有PriorityQueue等特殊实现可以根据元素的优先级存储。
  • 是否允许重复元素：允许重复元素。
  • 特有方法：提供了offer(E e)、poll()、peek()等方法，offer用于向队列添加元素，poll用于移除并返回队列头部元素，peek用于返回队列头部元素但不移除。
• 适用场景：
  • 当需要按照元素进入的顺序处理元素时适用。例如，实现一个任务调度系统，任务按照提交顺序依次执行，就可以使用Queue。常见的实现类有PriorityQueue和LinkedList（LinkedList实现了Queue接口），PriorityQueue适用于需要根据元素优先级处理任务的场景。