java 集合框架面试题

面试官：阿古茹听说你最近不打怪兽，改做程序员了？
我：没办法为了生活。。
面试官: 那行看你简历写的熟悉java集合框架,那你说说 list、set、map的区别吧 我: （md这么简单）
list 存储数据是有序的，并且可重复
set 存储数据是无序的，并且不可重复
map 使用键值对（key-value）存储，key是无序的不可重复，value是无序的，可重复的，一个key只对应一个value。
list 接口有三个实现类

1. LinkedList 基于链表实现的，增删快，查找慢
2. ArrayList 基于数组实现 非线程安全效率高，增删慢查找快
3. Vector 基于数组实现，线程安全，效率低增删慢，查找也慢 Map 接口有四个实现类
   
4. HashMap 基于hash表的Mao接口实现，非线程安全，高效支持null值和null键
5. HashTable 线程安全 低效不支持null 值 和null键
6. LinkedHashMap 是HashMap的一个子类 保存记录了插入的顺序
7. sortmap 接口 TreeMap 能够把它保存的记录根据键排序，默认是键值的升序排序
   Set接口有两个实现类
   
8. HashSet 底层是由hashmap 实现的 不予许有重复的值 ，使用该方式的时候需要重写 equals() 和 hashcode()方法
9. LinkedHashSet 继承与 HashSet 同时又根据 LinkedHashMap 来实现底层使用的是LinkedHashMap

嘿嘿嘿。。。完美
面试官：ok.....（md，看来这小子应该是背过题目的，不行我得再找找问题问他 google中。。。。。）嗯。。那你说说除了vector外还有哪个list能实现线程安全 以及他的实现原理
我：Collections.synchronizedList与CopyOnWriteArrayList
synchronizedList的部分源码如下：

public E get(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}
public E set(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}
public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}

很可惜，它所有方法都是带同步对象锁的，和 Vector 一样，它不是性能最优的。比如在读多写少的情况，SynchronizedList这种集合性能非常差
介绍两个并发包里面的并发集合类：

java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList
java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet

首先来看下它的 add 源码

public boolean add(E e) {
    // 加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        // 获取原始集合
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        
        // 复制一个新集合
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        
        // 替换原始集合为新集合
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        // 释放锁
        lock.unlock();
    }
}

添加元素时，先加锁，再进行复制替换操作，最后再释放锁
再来看下它的 get 方法源码：

private E get(Object[] a, int index) {
    return (E) a[index];
}

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

可以看到，获取元素并没有加锁。

这样做的好处是，在高并发情况下，读取元素时就不用加锁，写数据时才加锁，大大提升了读取性能。

CopyOnWriteArraySet CopyOnWriteArraySet逻辑就更简单了，就是使用 CopyOnWriteArrayList 的 addIfAbsent 方法来去重的，添加元素的时候判断对象是否已经存在，不存在才添加进集合。

/**
 * Appends the element, if not present.
 *
 * @param e element to be added to this list, if absent
 * @return {@code true} if the element was added
 */
public boolean addIfAbsent(E e) {
    Object[] snapshot = getArray();
    return indexOf(e, snapshot, 0, snapshot.length) >= 0 ? false :
        addIfAbsent(e, snapshot);
}

这两个在读多写少的场景下很适合，说白点就是用空间换时间，但是在写多读少的场景下，使用这个就没意义了，因为每次写操作都要进行集合内存复制，性能开销很大，如果集合较大，很容易造成内存溢出。