java面经

掌握 ArrayList 扩容规则：
add规则：
初始容量为一个空的数组，elementdata中.(无参构造)
有参构造，给的就是初始化的容量initialCapacity.
还有集合。
当添加第一个元素时，会扩容。创建长度为10，新的数组替换旧的数组。继续加元素，不会扩容，直到10个元素，第二次扩容：上一次容量的1.5倍。旧数组的元素copy到新数组中，再把新元素追加到新数组中。第三次扩容：15x1.5，底层是移位来实现15>>1: 7. 7+15=22(第三次)。
addAll():

addAll(Collection c) 没有元素时，扩容为 Math.max(10, 实际元素个数)，有元素时为 Math.max(原容量 1.5 倍, 实际元素个数)
扩容规则

1. ArrayList() 会使用长度为零的数组

2. ArrayList(int initialCapacity) 会使用指定容量的数组

3. public ArrayList(Collection<? extends E> c) 会使用 c 的大小作为数组容量

4. add(Object o) 首次扩容为 10，再次扩容为上次容量的 1.5 倍

5. addAll(Collection c) 没有元素时，扩容为 Math.max(10, 实际元素个数)，有元素时为 Math.max(原容量 1.5 倍, 实际元素个数)

Iterator
// fail-fast 一旦发现遍历的同时其它人来修改，则立刻抛异常
Exception in thread “main” java.util.ConcurrentModificationException
刚开始list的Object有modCount也就是刚开始修改了几次，在循环迭代的过程中，改变list当中元素时，会有一个checkForComdification()，检查modCount和expectedModCount是否相等，也就是在遍历时的修改次数和最初的进行比较，若不相等，则抛出异常。

// fail-safe 发现遍历的同时其它人来修改，应当能有应对策略，例如牺牲一致性来让整个遍历运行完成,数据并不是新的了。
原来的数组复制了一份，再加1，遍历时是旧数组，添加时另一个数组。

ArrayList是fail-fast的典型代表，遍历的同时不能修改，尽快失败。
CopyOnWriteArrayList是fail-safe的典型代表，遍历的同时可以修改，原理是读写分离。

• 能够说清楚 LinkedList 对比 ArrayList 的区别，并重视纠正部分错误的认知

LinkedList

1. 基于双向链表，无需连续内存
2. 随机访问慢（要沿着链表遍历）
3. 头尾插入删除性能高
4. 占用内存多

ArrayList

1. 基于数组，需要连续内存
2. 随机访问快（指根据下标访问）
3. 尾部插入、删除性能可以，其它部分插入、删除都会移动数据，因此性能会低
4. 可以利用 cpu 缓存，局部性原理

*#randomAccess 对比随机访问性能
*#addMiddle 对比向中间插入性能

• day01.list.ArrayListVsLinkedList#addFirst 对比头部插入性能
  t#addLast 对比尾部插入性能
  linkedListSize 打印一个 LinkedList 占用内存
  arrayListSize 打印一个 ArrayList 占用内存

局部性原理：
引入cpu缓存无论读还是写，都比直接内存中快。访问一个变量时，相邻的元素也有可能下次访问。所以先把数据一次性读入缓存。

HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同？HashMap的底层
实现

HashMap JDK1.8之前
JDK1.8之前采用的是拉链法。拉链法：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

HashMap JDK1.8之后
相比于之前的版本，jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
JDK1.8主要解决或优化了一下问题：

1. resize 扩容优化
2. 引入了红黑树，目的是避免单条链表过长而影响查询效率，红黑树算法请参考。
3. 解决了多线程死循环问题，但仍是非线程安全的，多线程时可能会造成数据丢失问题。

根据Key值，经过两次hash计算，最终得到元素在数组中的下标，若相同，则在该元素下标中链表。若积累大量元素，一般有两种思路：一、减少链表长度。二、转换为红黑树。
当元素的个数超过了初始数组的长度16的3/4时，首次扩容为上次长度2倍。
数组容量大于64，转换为红黑树。
HashMap的put方法的具体流程？
当我们put的时候，首先计算 key 的 hash 值，这里调用了 hash 方法， hash 方法实际是让key.hashCode() 与 key.hashCode()>>>16 进行异或操作，高16bit补0，一个数和0异或不变，所以 hash 函数大概的作用就是：高16bit不变，低16bit和高16bit做了一个异或，目的是减少碰撞。按照函数注释，因为bucket数组大小是2的幂，计算下标 index = (table.length - 1) & hash ，如果不做 hash 处理，相当于散列生效的只有几个低 bit 位，为了减少散列的碰撞，设计者综合考虑了速度、作用、质量之后，使用高16bit和低16bit异或来简单处理减少碰撞，而且JDK8中用了复杂度 O（logn）的树结构来提升碰撞下的性能。

1.8中先把元素加进去，再扩容的。新数组就是上次容量翻倍，再迁移。新数组代替旧数组。
不同：①：链表插入节点时，1.7是头插法，1.8是尾插法。
②：1.7是大于等于阈值且没有空位时才扩容，而1.8是大于阈值就扩容。
③：1.8在扩容计算Node索引时，会优化。

为何要用红黑树，为何一上来不树化，树化的阈值为何是8？何时会树化？何时会退化为链表？
① 红黑树用来避免DOS攻击，防止链表超长性能下降，树化应当是偶然情况。
① hash表的查找，更新的时间复杂度是o(1)，而红黑树的查找，更新的时间复杂度为logn,TreeNode占用空间也比普通的Node的大，如非必要，尽量还是采用链表。
② hash值如果足够随机，则在hash表内泊松分布，在负载因子为0.75的情况下，长度超过8的链表出现的概率是6x10(-8)次方，选择8就是为了树化几率足够小。
② 树化的两个条件：链表长度超过树化阈值；数组容量>=64。
③树化的情况1：在扩容时如果拆分树时，树元素个数<=6则会退化链表。
④树化的情况2：remove树节点时，若root,root.left,root.left.left,root.right有一个为null，也会退化链表，这里是看移除之前是否为空的。
索引如何计算？hashcode都有了，为何还要提供hash方法？数组容量为何是2的n次幂？（1.8）
① 计算对象的hashCode，再进行调用HashMap的hash方法进行二次哈希，最后&（capacity-1）得到索引（前提容量必须是2的n次幂）。
②二次hash是为了综合高位数据，让哈希分布更加均匀。
③计算索引时，如果是2的n次幂可以使用位与运算代替取模，效率更高；扩容时hash&oldCap==0的元素留在原来的位置，否则新的位置=旧位置+oldCap。
④但①②③都是为了配合容量为2的n次幂时的优化手段，例如hashtable的容量就不是2的n次幂，首次扩容是10，下次扩容是上次的2倍加1，但这也有不是质数的情况，而.net是扩容后若不是质数则取下一个质数作为数组容量。并不能说哪种设计更优，应该是设计者综合了各种因素，最终选择了使用2的n次幂作为容量。
容量为质数时，hash值的分布性比较均匀。若追求更好的效率（性能）应该用2的n次幂作为数组容量，若追求更好的分布性，则用质数的数组容量。

谈一谈对ThreadLocal的理解
1.ThreadLocal可以实现资源对象的线程隔离，让每个线程各用各的资源对象，避免争用线程安全问题。

private static final ThreadLocal<Connection> t1 = new ThreadLocal();
// 到当前线程获取资源
Connection conn = t1.get();
if(conn == null){
	conn = innerGetConnection(); //创建新的连接对象
	t1.set(conn);
}
return conn
// 每一个线程创建时都会创建一个新的连接对象 ，线程内共享，线程间却是隔离。

2.ThreadLocal同时实现了线程内的资源共享。
ThreadLocal采用开放寻址法解决冲突。
3.其原理是，每个线程内有一个ThreadLocalMap类型的成员变量，用来存储资源对象
① 调用set方法，就是以ThreadLocal自己作为key,资源对象作为value，放入当前线程的ThreadLocalMap集合中
② 调用get方法，就是以ThreadLocal自己作为key，到当前线程中查找关联的资源值。
③调用remove方法，就是以ThreadLocal自己作为key，移除当前线程关联的资源值。
4.为什么ThreadLocalMap中的key（即ThreadLocal）要设计为弱引用？
① Thread可能需要长时间运行（如线程池中的线程），如果key不再使用，需要在内不足（GC）时释放其占用的内存。
②但GC仅是让key的内存释放，后续还要根据key是否为null来进一步释放值的内存，释放时机有：
a. 获取key发现null key：ThreadLocal在get一个值时，若这个key值不存在，则将get的key放入该下标中，value也会清理。
b. set key时，会使用启发式扫描，清除临近的null key，启发次数与元素个数，是否发现null key有关。
以上两种都是后面没有引用key了，才回收值。
c. remove时(推荐)，因为一般使用ThreadLocal时把它作为静态变量（强引用），因此GC无法回收。