Collection、Map相关的知识

参考于《Java程序员面试笔试真题与解析》——程媛之家、https://gitbook.cn/gitchat/activity/5a1e0c57521443295ce71d0e

1、常见的集合

整体上分为Collection和Map，在Collection下有List、Set、Queue

Map是Key-Value类型。

List，有序集合，存储的顺序与取出的顺序一致，常使用的List有ArrayList、LinkedList等。

Set，无序集合，存储的顺序与取出的顺序不一致，常使用的Set有HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等。

Queue，是Java中的队列实现，常使用的Queue有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。

Map，Key-Value数据类型的存储，常使用的有Hashtable、HashMap、ConcurrentHashMap等。

2、ArrayList、Vector和LinkedList的比较

Vector是最早出现的集合，是线程安全的，默认容量10，扩容是默认增长1倍，即10-20-40…但是不推荐使用；

ArrayList，是线程不安全的，默认容量10，扩容是增长0.5倍，即10 – 15 – 22…；

以上两个都基于数组实现，在初次使用时，会在内存中开辟连续的空间进行存储。为此，在查询速度较快，插入比较慢。

LinkedList是基于链表实现的，是线程不安全的，查询速度较慢，插入顺序较快。

3、HashMap和Hashtable的比较

HashMap键和值都允许NULL，是线程不安全；默认容量16，默认加载因子0.75f，扩容时增加一倍，并且若初始化时指定容量，则容量会向上取2^n。

Hashtable键和值都不允许为NULL，是线程安全；默认容量11，默认加载因子0.75f，扩容时增加一倍再加1，即11 – 23 – 47 …

4、HashMap实现原理

在添加新元素时，会根据元素的key计算其hash值，根据hash值将新元素放入对应的位置；若该位置已存在元素，则会在该位置将多个key按链表形式存放，在JDK1.8之前，HashMap存放元素是数组+链表实现的；在JDK1.8及其之后，是数组+链表+红黑树实现的，并且在链表中的元素超过8个之后改为红黑树。

5、HashMap的容量为什么一定是2的幂次方？

HashMap的初始容量虽然可以指定，但在底层实现时，对其进行了一系列的计算，是其一定等于2的幂次方。大致步骤：指定容量-1，依次无符号右移1、2、4、8、16，若结果n<0，则取1，否则为计算结果（不大于最大容量Integer.MAX_VALUE）。

代码实现：

    /**
     * Returns a power of two size for the given target capacity.
     */
    static final int tableSizeFor(int cap) {
        int n = cap - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
    }

6、ConCurrentHashMap与Hashtable的区别

若之前没有问到Hashtable的相关问题，则需要将其特性简要说明。

ConcurrentHashMap是在JDk1.5中出现的，是线程安全的。与Hashtable不同的是，在加锁时，采用锁分离的技术。Hashtable是对整个集合加锁，ConCurrentHashMap中大部分操作没有加锁，而加锁的put、remove方法也只是对桶加锁。

7、ConcurrentHashMap的具体实现

ConcurrentHashMap是由Segment和HashEntry实现的，Segment起到锁的作用，HashEntry存放键值对。Segment是类似于HashMap的结构，数组+链表；在Segment中包含一个HashEntry，在对HashEntry中的元素进行修改时，必须获得对应的Segment锁。

8、在HashSet中，equals和hashcode的关系

判断两个对象是否相同，需要通过两个方法，equals和hashcode。这两个方法都是Object类中的方法，hashcode默认是返回“对象的地址转换的整数值”，equals主要判断两个对象的地址是否相等。不过一般需要在一个类中重写这两个方法。

在HashSet中，添加元素时，会首先通过这两个方法判断对象之间是否相同：

若两个对象的hashcode值不同，说明对象不同；

若两个对象的hashcode值相同，则会调用equals方法，true-相同，false-不相同。

9、fail-fast和fail-safe迭代器的区别

fail-fast在迭代时不允许对容器中的数据的结构进行修改

fail-safe在迭代时允许对容器中的数据的结构进行修改

fail-fast：直接在容器上进行遍历，会使用一个modCount变量，在改变集合的结构，就会改变modCount的值；迭代时，hashNext()/next()方法都会检测modCount的值，若该值发生了变化，就会抛出异常，例如HashMap。

fail-safe：克隆容器后再进行遍历，不会因为修改数据结构而抛出异常，例如ConcurrentHashMap。

10、Comparable和Compartor

Comparable接口是使得某个类具有比较的方法compareTo(Object o)，可以自定义比较逻辑；

Compartor接口是一个比较器，实现该接口的类就是一个比较器，通过比较器的方法compare(Object o1, Object o2)，就可以比较两个对象。