java基础技术集合面试【笔记】

java基础技术集合面试【笔记】

Hashmap：

基于哈希表的 Map 接口的实现，此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键（除了不同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。）此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变

另外，HashMap是非线程安全的，也就是说在多线程的环境下，可能会存在问题，而Hashtable是线程安全的

HashMap 内部的数据结构？

各个版本的实现略有不同

JDK1.7 及以前的 HashMap 采用数组 + 链表的结构来存储数据
JDK8 中的 HashMap 采用了数组 + 链表或树的结构来存储数据

HashMap 的存储数据的过程？

​不同的 JDK 版本版本的存储过程略有差异，在 JDK1.8 中，HashMap 存储数据的过程可以分为以下几步：

1.对 key 的 hashCode () 进行 hash 后计算数组获得下标 index
2.如果当前数组为 null，进行容量的初始化，初始容量为 16
3.如果 hash 计算后没有碰撞，直接放到对应数组下标里
4.如果 hash 计算后发生碰撞且节点已存在，则替换掉原来的对象
5.如果 hash 计算后发生碰撞且节点已经是树结构，则挂载到树上
6.如果 hash 计算后发生碰撞且节点是链表结构，则添加到链表尾，并判断链表是否需要转换成树结构（默认大于 8 的情况会转换成树结构）
7.完成 put 后，是否需要 resize () 操作（数据量超过 threshold，threshold 为初始容量和负载因子之积，默认为 12）

而在 Java 1.7 的版本中，5和6是合在一起的，即如果发生哈希碰撞且节点是链表结构，则放在链表头

简单来说，jdk1.7是头插法，jdk1.8是尾插法

PS：HashMap 中的两类存储数据的方法：put () 和 putAll ()，二者底层都是调用的同一个 putVal () 方法

如果 hashCode 相同，如何获取对象呢？

​hashCode 相同，说明这些对象的数据都在同一个数组下标对应的链表或者树上，get 方法的签名是 V get (Object key) ，入参只有一个 key，因此通过遍链表或者树，取出每一个节点对比 hash 值是否相等且 key 是否相等 (= 或者 equals)

HashMap 和 HashTable 有什么区别？

这是一个比较重要的基础问题

HashMap 是 JDK1.2 才出现的，而HashTable 是 JDK1.0 就出现了
JDK 里面也说了 HashMap 可以大致相当于 HashTable
至于具体的差异：

1.HashMap 是线程不安全的，而 HashTable 由于所有方法都加了 synchronized 关键字所以是线程安全的
2.HashMap 的键需要重新计算对象的 hash 值，而 HashTable 直接使用对象的 hashCode
3.HashMap 的值和键都可以为 null，HashTable 的值和键都不能为 null
4.HashMap 的数组的默认初始化大小为 16，HashTable 为 11，HashMap 扩容时会扩大两倍，HashTable 扩大两倍 + 1

ArrayList 和 LinkedList 的异同？

相同点：ArrayList 和 LinkedList 都是 List 接口的实现类，因此都具有 List 的特点：存取有序，可重复，而且两者都不是线程安全的

不同点：内部数据结构不一样，ArrayList 基于数组实现，LinkedList 基于双向链表实现

ArrayList 和 LinkedList 的异同的派生问题：ArrayList 和 LinkedList 分别适用于什么场景呢？

​我们应该清楚，不同的内部数据结构，其比较合适的应用场景也是不同的

ArrayList 基于数组存储数据，因此查询元素时可以直接按照数据下标进行索引，而插入元素时，通常涉及到数据元素的复制和移动，所以查询数据快而插入数据慢，所以ArrayList 适合查询多（读多）的场景

LinkedList 基于双向链表存储数据，因此查询元素时需要前向或后向遍历，而插入数据时只需要修改本元素的前后项即可，所以查询数据慢而插入数据快，所以，LinkedList 适合插入多（写多）的场景

List、Set以及Map三者之间的区别是什么？

List 是有序集合，可以有重复元素

Set 集合不能包括重复元素，实现类中 LinkedHashSet 按照插入顺序排序，SortedSet 可排序，HashSet 无序

Map 存放键值对 (key-value pairs) 映射，映射关系可以是一对一或多对一，key 无序且唯一，value 可重复。实现类中 LinkedHashMap 按照插入顺序排序，SortedMap 可排序，HashMap 无序

派生问题：原理？

首先，List 与 Set 具有相似性，都继承共同的 Collection 接口，也都是单列元素的集合。List 的内部是数组，所以不断在数组后面追加元素即可，这是它为什么有序的原因

而 Set 里面不允许有重复的元素，这里的重复是指两个相等 (注意不是相同) 的对象 ，即 equals () 返回 true。如果 Set 集合 s 中有 A 元素，现在再向 s 集合插入 B 元素，此时 B 元素如果与 A 元素相等，则 B 元素存储不进去（add 方法返回 false）

​其次，Map 与 List 和 Set 不同，它是双列的集合，值得注意的是并不继承 Collection

List、Set以及Map三者的共同之处？

1.add、remove、contanins、size 等方法的耗时性能，是不会随着数据量的增加而增加的，这个主要跟 HashMap 底层的数组数据结构有关，不管数据量多大，不考虑 hash 冲突的情况下，时间复杂度都是 O (1)

2.线程不安全的，如果需要安全请自行加锁，或者使用 Collections.synchronizedSet

3.迭代过程中，如果数据结构被改变，会快速失败的，会抛出 ConcurrentModificationException 异常

ArrayList 和 LinkedList 都不是线程安全的，那有线程安全的 List 类吗？

有，线程安全 List 类有 Vector 和 CopyOnWriteList

Vector 是通过在其几乎所有方法前加 synchronized 关键字来保证线程安全性

CopyOnWriteList 则是通过数组复制的方法来保证线程安全的。

Java 集合的快速失败（fail-fast）和安全失败（fail-safe）的差别是什么？

快速失败和安全失败都是 java 集合的一种错误机制

单线程情况下，遍历集合时去执行增删等改变集合结构的操作

多线程情况下，一个线程遍历集合，另一个线程执行增删等改变集合结构的操作

快速失败，是指失败以及异常时会立即报错，通常会抛出 ConcurrentModificationException 异常，像 java.util 包下面的集合类就是使用这种机制

安全失败，是指失败以及异常时会直接忽略，java.util.concurrent 包下面的集合类都是使用这种机制。

快速失败的原因在于，每当迭代器在进行增删等操作时，会使用 hashNext ()以及next () 进行元素遍历，而元素遍历之前都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 的值，是的话就返回遍历，否则抛出异常 ConcurrentModificationException，终止遍历

安全失败的处理方式则有两种：一是CopyOnWriteArrayList 以及CopyOnWriteArraySet 这类集合，底层增删时会复制数组，如果增删操作前遍历数组，则会遍历复制前的老视图，二者并不冲突，二是 ConcurrentHashMap 这些并发集合，这些集合不存在 expectedmodCount，这样Iterator 也不会做相应的检查

HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别？

1.基础特性不同：

HashMap 的 key 和 value 可以为 null

ConcurrentHashMap 的 key 和 value 不能为 null

2.内部数据结构不同：

ConcurrentHashMap 在 JDK1.7 中采用的数据结构是分段的数组 + 链表，JDK1.8 的内部数据结构采用的数据结构是数组 + 链表 / 红黑二叉树（同 HashMap 一致）

HashMap 在 JDK1.7 中采用的数据结构是数组 + 链表，在 JDK1.8 中采用的数据结构是数组 + 链表 / 红黑二叉树

3.线程安全不同：

HashMap 是非线程安全的

ConcurrentHashMap 是线程安全的

Java集合框架是什么？说出一些集合框架的优点？

每种编程语言中都有集合，集合框架的部分优点如下：

（1）使用核心集合类降低开发成本，而非实现我们自己的集合类
（2）随着使用经过严格测试的集合框架类，代码质量会得到提高
（3）通过使用JDK附带的集合类，可以降低代码维护成本
（4）复用性和可操作性