【笔面试题目】Java集合相关的面试题-List、Map、Set等

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。