Java面试题——第四篇（集合）

最新推荐文章于 2025-02-12 12:25:01 发布

just-julie

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文章标签： java 面试开发语言

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1. 怎样确保一个集合不能被修改

使用 Collections.unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合。

2. Comparable和Comparator区别

Comparable是让集合元素自身具备比较性，即元素所属的类需要实现Comparable接口，并覆盖compareTo(T o)方法，这意味着比较的逻辑是嵌入在元素类中的。
Comparator：是让集合具备比较性，这种方式允许在不修改元素类的情况下，为集合提供自定义的比较逻辑。

3. ArrayList默认大小是多少？如何进行扩容？

在用无参构造来创建对象时创建一个空数组，长度为0.这个时候先分配一个 默认大小为10，在进行扩容。
在 有参数构造中，传入的参数是正整数就按照传入的参数来确定创建数组的大小，在进行扩容。一般扩容到原来的1.5倍。

4. 如何解决并发下ArrayList不安全的问题

使用Vector。
使用Collections工具类：Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
使用CopyOnWriteArrayList。

5. CopyOnWriteArrayList是什么？可以用于什么场景？有哪些缺点？

CopyOnWriteArrayList（免锁容器）是一个并发容器。适合读多写少的场景。在CopyOnWriteArrayList中，写入将导致创建整个底层数组的副本，而源数组将保留在原地，使得复制的数组在被修改时，读取操作可以安全的执行。
缺点：

由于写操作的时候，需要拷贝整个数组，消耗内存，如果原数组内容过大，可能会导致young gc或者full gc。
不能用于实时读的场景，像拷贝数组，新增元素都需要时间，所以调用一个set操作后，读取到数据可能还是旧的，虽然CopyOnWriteArrayList能做到最中意执行，但是无法满足实时性要求。

CopyOnWriteArrayList 透露的重要思想

读写分离
最终一致性
使用另外开辟空间的思路，来解决并发冲突。

6. HashMap实现原理

HashMap中put元素时，首先根据key的hashcode计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置，如果数组在该位置上已经存在元素，则将元素以链表的方式存放，如果链表长度大于8，则判断数组长度是否大于16，若大于则转换成红黑树，否则，扩容数组长度。

7. HashMap的key是自定义的类吗

可以，但是 HashMap的key如果是自定义的类，就需要重写hashcode()和equals()方法。

8. 为什么String、Integer这样的包装类适合作为HashMap的key

String、Integer等包装类特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性，能够有效减少Hash碰撞的几率。

都是final类型，即不可变性，保证key的不可更改性，不会存在获取Hash值不同的情况。
内部已经重写了equals()、hashcode()方法，遵守了HashMap内部的规范，不容易出现Hash值计算错误的情况。

9. ConcurrentHashMap和HashTable的区别

底层数据结构：JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采用分段数组+链表，JDK1.8采用的数据结构跟HashMap一样，数组+链表/红黑树。
实现线程安全的方式

在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap采用分段锁对整个数组进行了分割，每个锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在竞争问题，提高了并发效率。JDK1.8摒弃了Segment概念，而是直接用Node数组+链表+红黑树的结构来实现，并发控制使用synchronized和CAS。(根据key计算出hash值，如果hash无冲突，则cas放入数组的节点中，如果在数组中hash值已经存在，锁定数组的头节点，添加到链表中 ) 整个过程看起来就像是优化过且线程安全的HashMap。
HashTable，使用synchronized来保证安全。效率非常低下，当一个线程访问同步方法时，另一个线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或者轮询状态。如果一个线程调用put操作，则另一个线程无法调用put以及get操作。

10. 为什么ConcurrentHashMap和HashTable不支持key，value为null

因为HashMap是非线程安全的，默认单线程环境中使用，如果get(key)为null。可以通过containsKey(key)方法来判断这个key的value为null，还是不存在这个key。而ConcurrentHashMap、HashTable是线程安全的，在多线程操作时，因为get(key)和contains(key)两个操作和在一起不是一个原子性操作，可能在contains(key)时发现存在这个键值对，但是get(key)时，其他线程删除了键值对，导致get(key)返回的是null，所以无法区分value为null还是不存在这个key(核心：并发环境下，containsKey返回key存在，但是其他线程删除这个key，get的时候为空。所以无法判断出这个key是否存在，从而导致异常。)

11. 快速失败（fail-fast）和安全失败（fail-safe）区别

Iterator安全失败是基于对底层集合做拷贝，因此，不受源集合上修改的影响。java.util包下面所有的集合类都是快速失败的，而java.util.concurrent包下所有类都是安全失败的。快速失败的迭代器会抛出ConcurrentModificationException异常，而安全失败不会抛出这种异常。

12. ConcurrentModificationException是什么？

并发修改异常，一些对象不允许并发修改，当这些修改行为被检测到的时候，就会抛出这个异常。
一些集合的Iterator实现中，如果提供这种并发修改异常检测，那么这些Iterator可以称为【fail-fast Iterator】。即检测到并发修改时，直接抛出异常，而不是继续执行，等到获取到一些错误值时在抛出异常。

异常检测主要是通过modCount和expectedModCount两个变量实现。

modCount集合被修改的次数，一般是被集合持有，每次调用add、remove方法会导致modCount+1.
expectedModCount，一般是被Iterator持有，一般在Iterator初始化时赋初始值，在调用Iterator的remove()方法时更新。

总结：
ArrayList和HashMap的Iterator都是fail-fast,Iterator在获取下一个元素，删除元素时，都会比较modCount和expectedModCount，不一致就会抛出异常。所以，当使用Iterator遍历元素时，需要删除元素，一定要使用Iterator的remove()方法来删除。而不是直接调用ArrayList或者HashMap的remove方法。否则会导致Iterator中的expectedModCount没有被及时修改，之后获取下一个元素或者删除元素时，modCount和expectedModCount不一致，然后抛出ConcurrentModificationException。

13. 什么是阻塞队列，阻塞队列的实现原理是什么

阻塞队列是一个支持两个附加操作的队列。

两个附加操作分别是：

在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
队列满时，存储元素的线程会等待元素可用。
JDK提供了7个阻塞队列，分别为：
ArrayBlockingQueue：一个由数组结构组成的有界阻塞队列
LinkedBlockingQueue: 一个由链表结构组成的有界阻塞队列
PriorityBlockingQueue：一个支持优先级排序的无界阻塞队列
DelayQueue: 一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列
SynchronousQueue: 一个不存储元素的阻塞队列
。。。。。

Java5 之前实现同步存取时，可以使用普通的一个集合，然后在使用线程的协作和同步实现生产者、消费者模式。主要技术是用好wait、notify、synchronized这些。在Java5之后，可以使用阻塞队列实现。