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Java 中常见集合

集合这方面的考察相当多,这部分是面试中必考的知识点。

01. 说说常见的集合有哪些吧?

答:

Map 接口和 Collection 接口是所有集合框架的父接口:

1. Collection 接口的子接口包括:Set 接口和 List 接口;

2. Map 接口的实现类主要有:HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 以及 Properties 等;

3. Set 接口的实现类主要有:HashSet、TreeSet、LinkedHashSet 等;

4. List 接口的实现类主要有:ArrayList、LinkedList、Stack 以及 Vector 等。

02. HashMap 和 Hashtable 的区别有哪些?****(必问)

答:

  1. HashMap 没有考虑同步,是线程不安全的;Hashtable 使用了 synchronized 关键字,是线程安全的;

  2. 前者允许 null 作为 Key;后者不允许 null 作为 Key。

03. HashMap 的底层实现你知道吗?

答:

在 Java8 之前,其底层实现是数组 + 链表实现,Java8 使用了数组 + 链表 + 红黑树实现。此时你可以简单的在纸上画图分析.

**04. ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别? **

答:

ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。

HashMap 没有考虑同步,hashtable 考虑了同步的问题。但是 hashtable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。

ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap 将 hash 表分为 16 个桶(默认值),诸如 get,put,remove 等常用操作只锁当前需要用到的桶。

**面试官:**ConcurrentHashMap 的具体实现知道吗?

答:

  1. 该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment;前者用来封装映射表的键值对,后者用来充当锁的角色;

  2. Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock,每个 Segment 守护一个 HashEntry 数组里得元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修改时,必须首先获得对应的 Segment 锁。

05. HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方?

答:

  1. 通过将 Key 的 hash 值与 length-1 进行 & 运算,实现了当前 Key 的定位,2 的幂次方可以减少冲突(碰撞)的次数,提高 HashMap 查询效率;

  2. 如果 length 为 2 的次幂  则 length-1 转化为二进制必定是 11111……的形式,在于 h 的二进制与操作效率会非常的快,而且空间不浪费;

  3. 如果 length 不是 2 的次幂,比如 length 为 15,则 length-1 为 14,对应的二进制为 1110,在于 h 与操作,最后一位都为 0,而 0001,0011,0101,1001,1011,0111,1101 这几个位置永远都不能存放元素了,空间浪费相当大。

    更糟的是这种情况中,数组可以使用的位置比数组长度小了很多,这意味着进一步增加了碰撞的几率,减慢了查询的效率!这样就会造成空间的浪费。

06. List 和 Set 的区别是啥?

**答:**List 元素是有序的,可以重复;Set 元素是无序的,不可以重复。
List的功能方法

实际上有两种List:一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素,另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的,而是具有一套更通用的方法。

List :次序是List最重要的特点:它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(这只推荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元素。

ArrayList :由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。

LinkedList :对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。(使用ArrayList代替。)还具有下列方法:addFirst(),addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和removeLast(), 这些方法(没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

Set的功能方法

Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用:表现不同的行为。)Set不保存重复的元素(至于如何判断元素相同则较为负责)

Set :存入Set的每个元素都必须是唯一的,因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。

HashSet : 为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。

TreeSet : 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。

LinkedHashSet :具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。

07. List、Set 和 Map 的初始容量和加载因子

答:

1. List

  • ArrayList 的初始容量是 10;加载因子为 0.5; 扩容增量:原容量的 0.5 倍 +1;一次扩容后长度为 16。

  • Vector 初始容量为 10,加载因子是 1。扩容增量:原容量的 1 倍,如 Vector 的容量为 10,一次扩容后是容量为 20。

2. Set

HashSet,初始容量为 16,加载因子为 0.75; 扩容增量:原容量的 1 倍; 如 HashSet 的容量为 16,一次扩容后容量为 32

3. Map

HashMap,初始容量 16,加载因子为 0.75; 扩容增量:原容量的 1 倍; 如 HashMap 的容量为 16,一次扩容后容量为 32

08. Comparable 接口和 Comparator 接口有什么区别?

答:

  1. 前者简单,但是如果需要重新定义比较类型时,需要修改源代码。

  2. 后者不需要修改源代码,自定义一个比较器,实现自定义的比较方法。

09. Java 集合的快速失败机制 “fail-fast”

答:

它是 java 集合的一种错误检测机制,当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时,有可能会产生 fail-fast 机制。

**例如 :**假设存在两个线程(线程 1、线程 2),线程 1 通过 Iterator 在遍历集合 A 中的元素,在某个时候线程 2 修改了集合 A 的结构(是结构上面的修改,而不是简单的修改集合元素的内容),那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常,从而产生 fail-fast 机制。

**原因:**迭代器在遍历时直接访问集合中的内容,并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化,就会改变 modCount 的值。

每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前,都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值,是的话就返回遍历;否则抛出异常,终止遍历。

解决办法:

  1. 在遍历过程中,所有涉及到改变 modCount 值得地方全部加上 synchronized;

  2. 使用 CopyOnWriteArrayList 来替换 ArrayList。

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