面試【JAVA基礎】集合類

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一、ArrayList的擴容機制

1. 每次擴容是原來容量的1.5倍，經過移位的方法實現。
2. 使用copyOf的方式進行擴容。

擴容算法是首先獲取到擴容前容器的大小。而後經過oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 來計算擴容後的容器大小newCapacity。這裏用到了>> 右移運算，即容量增大原來的1.5倍。還要注意的是，這裏擴充容量時，用的時Arrays.copyOf方法,其內部也是使用的System.arraycopy方法。
區別：

• arraycopy()須要目標數組，將原數組拷貝到你本身定義的數組裏，並且能夠選擇拷貝的起點和長度以及放入新數組中的位置。
• copyOf()是系統自動在內部新建一個數組，並返回該數組。

二、數組和ArrayList的區別

1. 數組能夠包含基本類型，ArrayList成員只能是對象。
2. 數組大小是固定的，ArrayList能夠動態擴容。

三、ArrayList和LinkedList的區別

• 線程安全

ArrayList 和 LinkedList 都是不一樣步的，也就是不保證線程安全；

• 數據結構

LinkedList 是基於雙向鏈表實現的，ArrayList 是基於數組實現的。

• 快速隨機訪問

ArrayList 支持隨機訪問，因此查詢速度更快，LinkedList 添加、插入、刪除元素速度更快。

• 內存空間佔用

ArrayList的空間浪費主要體如今在list列表的結尾會預留必定的容量空間，LinkedList使用Node來存儲數據每一個Node中不只存儲元素的值，還存儲了前一個 Node 的引用和後一個 Node 的引用，佔用內存更多。

• 遍歷方式選擇

實現了RandomAccess接口的list，優先選擇普通for循環 ，其次foreach,
未實現RandomAccess接口的list， 優先選擇iterator遍歷（foreach遍歷底層也是經過iterator實現的），大size的數據，千萬不要使用普通for循環。

四、如何建立同步的List

能夠經過Collections.sychronizeList將list轉換成同步list,或者直接使用CopyOnWriteArrayList。

五、CopyOnWriteArrayList

1. 讀時不加鎖，寫入時加鎖，寫入時建立一個新入組將老數組拷貝進入新數組，並將數據加入新數組。
2. 只能保證最終一致性。

六、Vector

ArrayList線程安全的一個版本，底層經過synchronize加鎖實現線程安全。

七、HashMap擴容機制

HashMap使用resize()方法來進行擴容，計算table數組的新容量和Node在新數組中的新位置，將舊數組中的值複製到新數組中，從而實現自動擴容。

1. 當空的HashMap實例添加元素時，會以默認容量16爲table數組的長度擴容，此時 threshold = 16 * 0.75 = 12。
2. 當不爲空的HashMap實例添加新元素數組容量不夠時，會以舊容量的2倍進行擴容，固然擴容也是大小限制的，擴容後的新容量要小於等於規定的最大容量，使用新容量建立新table數組，而後就是數組元素Node的複製了，計算Node位置的方法是 index = (n-1) & hash，這樣計算的好處是，Node在新數組中的位置要麼保持不變，要麼是原來位置加上舊數組的容量值，在新數組中的位置都是能夠預期的（有規律的），而且鏈表上Node的順序也不會發生改變。

八、HashMap爲何不是線程安全的

1. 沒有鎖操做，兩個線程操做同一個hashMap會出現線程安全的問題，可能會致使數據丟失。
2. resize的時候會出現死鎖，覺得hash衝突以後採用鏈地址法解決hash衝突，可是兩個線程都進行擴容的時候，鏈表使用頭插法，致使出現循環引用，出現死鎖。1.8以後 鏈表都是採用尾插法。避免了死循環的問題。

九、爲何HashMap的hashCode要高16位異或hashCode

由於元素所處位置只與低n位相關，高16位與hashcode進行異或是爲了減小碰撞。
異或是二者相同返回0 不相同返回1。

十、爲何HashMap的容量要是2的N次冪

1. 取模時分配更均勻。
2. 擴容成本更低。

2^n下有特性：
x%2^n=x&(2^n-1)
只有2的冪次方纔有此特性。

十一、ConcurrentHashMap的實現

1. jdk1.7以前，使用分段鎖來實現，默認支持的併發度爲16，segment繼承自reetrantlock，segment充當鎖角色。每一個segment中包含一個小的hash表。size方法將segment的count相加，計算兩次，若是兩次結果相同，說明計算準確，不然每一個segment從新加鎖計算。
2. jdk1.8以後取消分段鎖的設計，採用CAS+Synchronized保證線程安全。主要是鎖住鏈表的頭結點。size方法使用一個volatile變量baseCount記錄元素個數，當插入新數據或者刪除數據的時候會更新baseCount的值。

十二、ConcurrentHashMap1.7與1.8異同

1. 1.8取消了分段鎖，鎖的粒度更小，減小併發衝突的機率。
2. 1.8採用了鏈表+紅黑樹的實現方式，對查詢的提高很大。

1三、爲何ConcurrentHashMap讀操做不加鎖

1. ConcurrentHashMap只保證最終一致性，並不能保證強一致性。
2. 對於value使用valitile關鍵字，保證內存可見，可以被多線程同時讀，而且不會讀到過時的值。根據java內存模型的hanpends-befor原則，對volatitle的寫入操做先於讀操做，即便兩個線程同時讀取和寫入同一個變量，也能是get操做拿到最新值
3. Node使用volatitle關鍵字標識是爲了數組擴容時的可見性。

1四、LinkedHashMap的實現

基於hashMap和雙向鏈表實現的，線程不安全。

1五、HashSet的實現

1. 底層是經過hashMap實現的。
2. 判斷兩個對象是否相等，先判斷hashCode是否相等，若是相等再判斷equals，這就是爲何重寫equals方法要重寫hashCode方法。

1六、TreeMap的實現

底層使用紅黑樹實現。根據鍵值進行排序，key必須實現Compareable接口或者構造TreeMap時傳入Comparetor。

1七、TreeSet的實現

底層使用TreeMap實現，即便用紅黑樹進行實現。
Set判斷兩個元素是否相等，先判斷hashCode再使用equals

1八、解決Hash衝突的方法

1. 開放定址法
2. 鏈地址法
3. 再hash法

1九、List、Map、Set存儲的null值

1. list null值，加幾個存幾個。
2. set null值 只存一個。
3. map只存在一個null值對。

20、平衡二叉樹AVL與紅黑樹的區別

1. 平衡二叉樹是高度平衡的，每次的插入和刪除，都要進行rebalance操做。
2. 紅黑樹不是高度平衡的。

紅黑樹定義：

1. 節點是紅色或黑色。
2. 根節點是黑色。
3. 每條路徑上的黑色節點數目相同。
4. 子節點和父節點的顏色不相同。