【笔面试题目】Java集合相关的面试题-List、Map、Set等

2023-02-13,,,,

一、List

1、subList

不会返回新的list对象--与String的subString不同

返回原来list的从[fromIndex,toIndex)之间这一部分的视图,实际上,返回的list是靠原来的list支持的。

对原来的list和返回的list做的“非结构性修改”(non-structuralchanges),都会影响到彼此。

补充:如何删除List某个区间的数据

list.subList(from,to).clear();--将元素释放并清空内部属性

2、链表与顺序表

增删时哪个快慢由元素位置决定

3、List实现RandomAccess接口

表示支持快速随机访问

并根据是否实现此接口,决定采用序列二分查找(for循环遍历)还是迭代器二分查找

indexedBinarySerach/iteratorBinarySerach

ArrayList中for循环遍历比迭代器遍历快

4、ArrayList的扩容

(1)使用add时首先调用ensureCapacityInternal方法,传入size+1进去,检查是否需要扩充elementData数组的大小;

(2)newCapacity=扩充数组为原来的1.5倍

(3)使用grow方法扩容

(4)使用System.arraycopy将原数组复制到copy数组中

5、Array和ArrayList

存储类型

是否指定大小

二、Map

1、HashMap底层

Jdk1.7:数组+链表【头插法】

Jdk1.8:数组+链表【尾插法,减少线程安全】/红黑树(链表8个元素&数组长度>=64,以提高搜索效率)

注意:头插法不支持并发,可能会形成数据环,get数据时导致死循环

2、HashMap的put方法

存key-value时,先计算key的hash值

Hash值相同且key值相同,则用新的entry键值对覆盖原有的value值

hash值相等但key值不等,则进行插入(链表/红黑树)

3、HashMap的get方法

通过key的hash值找到在table数组中的索引处的Entry,返回key对应的value

Entry作为键值对,整体存储

4、HashMap的resize方法

(1)调用时机

首次put时,初始化默认table大小为16

扩容时会调用,即size>threshold时,数组翻倍

(2)扩容变化

移动到新表,一部分位置不变,一部分变到原来的i+n位置处

5、size是2的整数次方

为了计算key对应的位置,即hash(KEY)%数组长度length

通常使用&运算比取余速度快,为了保证结果相等,即hash(KEY)&(length-1)

偶数对应二进制最后一位是0时,len-1为奇数,与运算后结果可能为0/1,否则浪费了一般的空间

为了使不同hash值发生碰撞的概率较小,使元素在哈希表中均匀地散列。

6、HashMap多线程死循环

HashMap元素达到一定长度时(长度*负载因子0.75)需要扩容,扩容时进行Rehash操作

多线程同时put时,使用头插法进行操作,与其他线程的节点顺序不一致,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。

7、线程不安全

(1)多线程使用put添加元素

Key碰撞,会添加到同一个位置,容易导致某个线程的数据被覆盖

(2)多线程同时检测到超过数组大小*loadFactor

多线程同时对hash数组扩容,重新计算元素位置以及复制数据,但是只有一个线程扩容后的数组会赋给table,其他线程的都会丢失。各自线程put的数据也丢失,且会引起死循环的错误。

8、get判断是否存在
不能判断某个元素是否在map中

不能,返回null时,无法判断key为空还是value为空

注意:HashMap允许key为空,也允许value为空

9、HashMap实现线程安全

(1)使用Hashtable,多线程访问同步方法,容易阻塞,效率较低(例如put时不能get)

(2)使用工具类的方法实现同步,即Collections.synchronizeMap(hashMap);

补充:如何保证线程安全?

添加synchronized来保证

(3)使用ConcurrentHashMap

10、HashMap与HashTable

(1)分别基于AbstractMap和Dictionary类

(2)HashTable不允许key和value为null,而HashMap均允许为空

(3)Hashtable线程安全,但所有操作都是synchronized的,实现代价高(串行化易阻塞,不利于并发)

11、HashMap与ConcurrentHashMap

HashMap不是线程安全的,而ConcurrentHashMap是线程安全的。

ConcurrentHashMap在对象中保存了一个Segment数组,使用分段锁,将整个Hash桶分为多个segment片段

在元素插入时,需要获取segment锁,在片段上践行插入,减小了锁的粒度

12、HashTable和ConcurrentHashMap

HashTable使用synchronized关键字对整张哈希表加锁,让线程独占整张表,效率低

ConcurrentHashMap对对象中的每个segment分别加锁,可以实现多线程put操作。

13、ConcurrentHashMap实现原理

(1)JDK7中采用了数组+Segment+分段锁的方式实现。

Segment继承了ReentrantLock,是一种可重入锁(ReentrantLock)。

(2)JDK8中参考了JDK8HashMap的实现,采用了数组+链表+红黑树的实现方式来设计,不再使用分段锁,而是利用CAS+Synchronized保证并发。

CAS:比较和交换

14、LinkedHashMap实现原理

基于HashMap实现,定义了一个Entryheader头结点

继承hashMap中的Entry,添加两个属性Entrybefore,after,和header结合起来组成一个双向链表,来实现按顺序排序。

LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder,该属性为boolean型变量,对于访问顺序,为true;对于插入顺序,则为false。迭代顺序默认为插入顺序。

三、Set

1、HashSet实现原理

依赖于HashMap实现,其构造中会初始化一个HashMap对象,而其值不允许重复

因此,HashSet的值在HashMap中的Entry数组以key的形式存放,当要存储的值已经存在时返回FALSE。

2、HashSet保证不重复

值作为map的key,map的value是PRESENT变量

PRESENT变量以占位符的形式存放

添加元素时,调用booleanadd(Ee),并returnmap.put(e,PRESENT)==null;

四、其他

1、集合框架介绍

2、Iterator介绍

(1)介绍

是一种设计模式,作为迭代器对象,可以遍历并选择序列中的元素

轻量级对象&单向移动

(2)使用

第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素

使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

3、Iterator和ListIterator

Iterator可用来遍历Set和List集合,但是ListIterator只能用来遍历List

Iterator只能前向遍历,ListIterator可以前向或后向

ListIterator实现了Iterator接口,并包含其他功能:

增加元素、替换元素、获取前后一个元素的索引

4、Iterator和Enumeration接口

(1)Iterator更安全,阻止集合遍历时被其他线程所修改,否则会抛出ConcurrentModificationException异常,即fail-fast机制(集合类的一种错误检测机制)

(2)Iterator的方法名更科学

(3)Iterator能够删除元素,而Enumeration不能。

5、fail-fast与fail-safe

(1)java.util.*的集合类(fail-fast快速失败):Iterator的fail-fast属性与集合共同起作用,正在遍历的集合的结构被改变时,fail-fast迭代器抛出ConcurrentModificationException异常

(2)JUC的集合类(fail-safe安全失败):不会抛出ConcurrentModificationException异常。先复制集合内容,在拷贝的集合上进行遍历

6、Collection和Collections

Collection:是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素。它的直接继承接口有List,Set和Queue。

Collections:不属于Java的集合框架,是集合的工具类。不能被实例化,包含有关集合操作的静态多态方法,实现对集合的搜索、排序、线程安全等操作。

【笔面试题目】Java集合相关面试题-List、Map、Set等的相关教程结束。

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