Java集合面试题专题

Java集合面试题专题

	该为北京面试面试题记录！不喜勿喷

1. 什么是hash碰撞？

     如果两个元素不相同,但是hash函数的值相同,这两个元素就是一个碰撞！因为把任意长度的字符串变成固定长度的字符串,所以存在一个hash对应多个字符串的情况,所以碰撞必然存在；
   

2. hashMap默认容量为什么是16？
   - 默认容量都是 16 ，负载因子是 0.75 。就是当 HashMap 填充了 75% 的 busket 是就会扩容，最小的可能性是（16 * 0.75 = 12）
为了减少hash值的碰撞,需要实现一个尽量均匀分布的hash函数,在HashMap中通过利用key的hashcode值,来进行位运算；公式:index = e.hash & (newCap - 1)；反观长度16或者其他2的幂,length - 1的值是所有二进制位全为1,这种情况下,index的结果等同于hashcode后几位的值 只要输入的hashcode本身分布均匀,hash算法的结果就是均匀的；所以,**HashMap的默认长度为16,是为了降低hash碰撞的几率参考文章

3. HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方？
   为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。参考地址

4. HashMap实现原理？
   ·Java 中最常用的两种结构是数组和模拟指针（引用），几乎所有的数据结构都可以利用这两种来组合实现，HashMap 也是如此。实际上 HashMap 是一个“链表散列”。HashMap 是基于 hashing 的原理。HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，如果定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么对于查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可； 参考文章

   ·我们使用 #put(key, value) 方法来存储对象到 HashMap 中，使用 get(key) 方法从 HashMap 中获取对象。 当我们给 #put(key, value) 方法传递键和值时，我们先对键调用 #hashCode() 方法，返回的 hashCode 用于找到 bucket 位置来储存 Entry 对象。

• 多线程调用HashMap导致的问题？
  主要是多线程同时put时，如果同时触发了rehash操作，会导致HashMap中的链表中出现循环节点，进而使得后面get的时候，会死循环，cup飙升至100% 文章
• 与HashTable的区别？
  HashTable和HashMap的实现原理几乎一样，差别无非是1.HashTable不允许key和value为null；2.HashTable是线程安全的。但是HashTable线程安全的策略实现代价却太大了，简单粗暴，get/put所有相关操作都是synchronized的，这相当于给整个哈希表加了一把大锁，多线程访问时候，只要有一个线程访问或操作该对象，那其他线程只能阻塞，相当于将所有的操作串行化，在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差。

5. ConcurrentHashMap实现原理？
   ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。Segment是一种可重入锁ReentrantLock，在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色，HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组，Segment的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构， 一个Segment里包含一个HashEntry数组，每个HashEntry是一个链表结构的元素， 每个Segment守护者一个HashEntry数组里的元素,当对HashEntry数组的数据进行修改时，必须首先获得它对应的Segment锁。

• 扩容
  扩容的时候首先会创建一个两倍于原容量的数组，然后将原数组里的元素进行再hash后插入到新的数组里。为了高效ConcurrentHashMap不会对整个容器进行扩容，而只对某个segment进行扩容。

• ConcurrentHashMap的锁分段技术：
  首先将数据分成一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候，其他段的数据也能被其他线程访问。有些方法需要跨段，比如size()和containsValue()，它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁。这里“按顺序”是很重要的，否则极有可能出现死锁，在ConcurrentHashMap内部，段数组是final的，并且其成员变量实际上也是final的，但是，仅仅是将数组声明为final的并不保证数组成员也是final的，这需要实现上的保证。这可以确保不会出现死锁，因为获得锁的顺序是固定的。 参考

• ConcurrentHashMap的读是否要加锁，为什么
  不加锁；在1.8中ConcurrentHashMap的get操作全程不需要加锁，这也是它比其他并发集合比如hashtable、用Collections.synchronizedMap()包装的hashmap;安全效率高的原因之一。 get操作全程不需要加锁是因为Node的成员val是用volatile修饰的和数组用volatile修饰没有关系。 数组用volatile修饰主要是保证在数组扩容的时候保证可见性。 参考文章

• ConcurrentHashMap的迭代器是强一致性的迭代器还是弱一致性的迭代器
  弱一致性；在这种迭代方式中，当iterator被创建后集合再发生改变就不再是抛出ConcurrentModificationException，取而代之的是在改变时new新的数据从而不影响原有的数据，iterator完成后再将头指针替换为新的数据，这样iterator线程可以使用原来老的数据，而写线程也可以并发的完成改变，更重要的，这保证了多个线程并发执行的连续性和扩展性，是性能提升的关键。

6. HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别？
   oncurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 的实现;1、ConcurrentHashMap 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，然后在每一个分段上都用 lock 锁进行保护，相对 于Hashtable 的 syn 关键字锁的粒度更精细了一些，并发性能更好。而 HashMap 没有锁机制，不是线程安全的。JDK8 之后，ConcurrentHashMap 启用了一种全新的方式实现,利用 CAS 算法。2、HashMap 的键值对允许有 null ，但是 ConCurrentHashMap 都不允许。
7. HashSet实现原理？
   HashSet中不允许有重复元素，这是因为HashSet是基于HashMap实现的，HashSet中的元素都存放在HashMap的key上面，而value中的值都是统一的一个private static final Object PRESENT = new Object();。HashSet跟HashMap一样，都是一个存放链表的数组。整理 ：（1）HashSet底层由HashMap实现 （2）HashSet的值存放于HashMap的key上 （3）HashMap的value统一为PRESENT

• HashSet 和 TreeSet 的区别？
  1、 TreeSet 是二差树实现的,Treeset中的数据是自动排好序的，不允许放入null值。 2、HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，可以放入null，但只能放入一个null，两者中的值都不能重复，就如数据库中唯一约束。 3、HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码作为标识的，而具有相同内容的 String对象， hashcode是一样，所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例 。
如何选用：对于在 Map 中插入、删除和定位元素这类操作，HashMap 是最好的选择。 然而，假如你需要对一个有序的 key 集合进行遍历， TreeMap 是更好的选择。

8. ArrayList 与 LinkedList 区别？
   ArrayList 是实现了基于动态数组的数据结构，因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。因为地址连续，ArrayList 要移动数据，所以插入和删除操作效率比较低。
LinkedList 基于链表的数据结构，地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址。对于新增和删除操作 add 和 remove ，LinedList 比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景。因为 LinkedList 要移动指针，所以查询操作性能比较低。
选用场景：当需要对数据进行对随机访问的情况下，选用 ArrayList 。当需要对数据进行多次增加删除修改时，采用 LinkedList 。如果容量固定，并且只会添加到尾部，不会引起扩容，优先采用 ArrayList 。

• ArrayList 扩容
  如果通过无参构造的话，初始数组容量为0，当真正对数组进行添加时，才真正分配容量。每次按照1.5倍（位运算）的比率通过copeOf的方式扩容。 在JKD1.6中实现是，如果通过无参构造的话，初始数组容量为10.每次通过copeOf的方式扩容后容量为原来的1.5倍加1.以上就是动态扩容的原理。 参考
• ArrayList 与 Vector 区别？
  ArrayList 和 Vector 都是用数组实现的;
  区别：
  1、Vector 是多线程安全的，线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果，而 ArrayList 不是。Vector 类中的方法很多有 synchronized 进行修饰，这样就导致了 Vector 在效率上无法与 ArrayList 相比。
2、两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同。
3、Vector 可以设置增长因子，而 ArrayList 不可以。
  适用场景分析：
  1、Vector 是线程同步的，所以它也是线程安全的，而 ArrayList 是线程无需同步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用 ArrayList 效率比较高。实际场景下，如果需要多线程访问安全的数组，使用 CopyOnWriteArrayList 。
2、如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，在集合中使用数据量比较大的数据，用 Vector 有一定的优势。这种情况下，使用 LinkedList 更合适。