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小滴课堂Java集合相关面试题总结

1. ArrayList如何保证线程安全?

// 答案:
// 方式一:
// synchronizedList底层相当于把集合的set add remove方法加上synchronized锁
List<Object> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

// 方式二:
// 使用线程安全的CopyOnWriteArrayList,其底层也是对增删改方法进行加锁:final ReentrantLock lock = this.lock;

// 方式三:
// 自己写一个包装类,继承ArrayList 根据业务,对add set remove方法进行加锁控制
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2. Vector 和 ArrayList 的初始容量和扩容?

  • 二者初始容量均为0,即在调用空参构造函数实例化时,二者容量为0,并在第一次加入元素数据时候附上初始容量值10
  • Vector扩容时,如果未指定扩容递增值capacityIncrement,或该值不大于0时,每次扩容为原来的1倍,否则扩容量为capacityIncrement的值
  • ArrayList扩容时,每次扩容为原来的1.5倍

3. CopyOnWriteArrayList添加新元素是否需要扩容?具体是如何做的?

  • CopyOnWriteArrayList 底层并非动态扩容数组,不能动态扩容,其线程安全是通过加可重入锁ReentrantLock来保证的
  • 当向CopyOnWriteArrayList添加元素时,线程获取锁的执行权后,add 方法中会新建一个容量为(旧数组容量+1)的数组,将旧数组数据拷贝到该数组中,并将新加入的数据放入新数组尾部

代码如下:

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
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CopyOnWriteArrayList适用于,读多写少的情况下(读写分离)!因为每次调用修改数组结构的方法都需要重新新建数组,性能低!

4. HashMap 与 HashTable 的区别?

HashMap

  • HashMap:底层是基于数组+链表 + 红黑树非线程安全的,默认容量是16允许有空的健和值
  • 初始size为16,扩容:newsize = oldsize << 1size一定为2的n次幂
  • 当Map中元素总数超过Entry数组的75% ,触发扩容操作,为了减少链表长度,元素分配更均匀计算index方法:index = hash & (tab.length – 1)
  • 扩容针对整个Map,每次扩容时,原来数组中的元素依次重新计算存放位置,并重新插入

HashTable

  • HashTable:底层数组+链表实现,无论key还是value都不能为null线程安全,实现线程安全的方式是在修改数据时锁(synchroized)住整个HashTable,效率低,ConcurrentHashMap做了相关优化
  • 初始size为11,扩容:(tab.length << 1) + 1
  • 计算index的方法:index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

二者区别

  • HashMap不是线程安全的,HashTable是线程安全的
  • HashMap允许将null作为一个entry的key或者value,而Hashtable不允许
  • HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解
  • Hashtable继承自Dictionary类,而HashMap是Map 接口的一个实现类

HashMap与HashTable 求index桶位

  • HashMap:index = hash & (tab.length – 1)
  • HashTable:index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

二者求桶位index的公式都是为了使每次计算得到的桶位index更分散,这样可以降低哈希冲突。

HashTable中:

  • 0x7FFFFFFF0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111:除符号位外的所有 1
  • (hash & 0x7FFFFFFF)得到的结果将产生正整数
  • (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length 计算得到的index结果始终为正整数,且确保index的值在 tab.length 范围内!
  • HashTable 的数组长度采用奇数导致的hash冲突会比较少,采用偶数会导致的冲突会增多!所以初始容量为11,扩容为newsize = olesize << 1+1,保证每次扩容结果均为奇数

HashMap中:

  • 初始容量为 16,当有效数据数量达到数组容量的0.75倍时,触发扩容
  • 桶位计算公式:index = hash & (tab.length – 1),计算桶位index时,容量一定要为2的n次幂,即偶数,这样是为了减少hash冲突,扩容:newsize = oldsize << 1,得到的结果也是偶数
  • 此外桶中的链表长度大于8时且数组长度达到64,链表进行树化,小于6时进行反树化
  • JDK1.8前HashMap中的链表采用的是头插法,优点是:效率高于尾插法,因为不需要遍历一次链表再进行数据插入
  • JDK1.8后使用尾插法,之所以采用尾插法是因为要去判段链表的长度是否大于了8
  • HashMap解决哈希冲突的方法采用的是:链表法
  • HashMap是先插入数据再判断是否需要库容!

5. HashMap和TreeMap的区别?

  • HashMap 上面介绍过了,直接看TreeMap
  • TreeMap 底层是基于平衡二叉树(红黑树),可以自定义排序规则,要实现Comparator接口,能便捷的实现内部元素的各种排序,但是性能比HashMap差

6. Set和Map的关系

  • 二者核心都是不保存重复的元素,存储一组唯一的对象
  • Set的每一种实现都是对应Map里面的一种封装
  • 例如HashSet 底层对应的就是封装了HashMap,TreeSet底层就是封装了TreeMap

7. 插件Map的排序规则是怎样的?

  • LinkedHashMap,按照元素添加顺序排序(也可以设置成按照访问顺序排序)
  • TreeMap,可以按照自然排序,也可以自定义排序 TreeMap(Comparetor c)

8. HashMap底层为什么选择红黑树而不用其他树,比如二叉查找树,为什么不一开始就使用红黑树,而是链表长度到达8且数组容量大于64的时候才树化?

  • 二叉查找树在特殊情况下也会变成一条线性结构,和原先的长链表存在一样的深度遍历问题,查找性能慢,例如:
    在这里插入图片描述
  • 使用红黑树主要是为了提升查找数据的速度,红黑树是平衡二叉树的一种,插入新数据后会通过左旋,右旋,变色等操作来保持平衡,解决单链表查询深度的问题
  • 之所以一开始不用红黑树是因为,当链表数据量少的时候,遍历线性链表比遍历红黑树消耗的资源少 (因为少量数据,红黑树本身自选、变色保持平衡也是需要消耗资源的),所以前期使用线性表
  • 而之所以以8为树化门槛,是因为经过大量测试,8这个值是最合适的
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