面试题：Java中Collection接口继承体系的常见子接口及特点

Question

请详细阐述Java中Collection接口的常见子接口，如List、Set和Queue，它们各自有什么特点？并且举例说明在实际编程中，什么场景下会优先选择使用这些子接口。

Answer 1

List接口

• 特点：
  • 有序集合，元素存入和取出的顺序一致。
  • 允许重复元素，通过索引访问元素。
  • 常见实现类有ArrayList、LinkedList等。
• 实际场景：
  • ArrayList：当需要频繁访问列表元素时优先选择，例如实现学生成绩列表，需要经常根据学生编号（索引）获取成绩，因为ArrayList基于数组实现，随机访问效率高。
  • LinkedList：当需要频繁插入和删除元素时优先选择，如实现一个任务队列，不断有新任务加入（插入），完成的任务移除（删除），LinkedList基于链表实现，插入和删除操作效率高。

Set接口

• 特点：
  • 无序集合，元素存入和取出的顺序不一定相同。
  • 不允许重复元素，最多包含一个null元素。
  • 常见实现类有HashSet、TreeSet等。
• 实际场景：
  • HashSet：当需要快速判断元素是否存在时优先选择，例如统计一篇文章中不重复的单词，HashSet基于哈希表实现，查找元素效率高。
  • TreeSet：当需要对元素进行排序时优先选择，如对学生的考试成绩进行排序存储，TreeSet实现了SortedSet接口，可以对元素自然排序或根据自定义比较器排序。

Queue接口

• 特点：
  • 用于存储等待处理的元素，通常遵循FIFO（先进先出）原则，但也有PriorityQueue等特殊实现遵循元素优先级顺序。
  • 一般不允许随机访问元素。
  • 常见实现类有PriorityQueue、LinkedList（也实现了Queue接口）等。
• 实际场景：
  • PriorityQueue：当需要根据元素优先级处理任务时优先选择，如医院的急诊排队系统，病情严重的患者（高优先级）优先处理。
  • LinkedList作为Queue：当需要一个标准的FIFO队列时优先选择，如实现一个简单的打印任务队列，先提交的打印任务先执行。