java面试一、1.2集合

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1.2常见集合

• List、Set、Map的区别以及选用

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List和Set都继承与Collection接口；
List：1.可以允许重复的对象。
　　 2.可以插入多个null元素。
3.是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。
4.常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList 最为流行，它提供了使用索引的随意访问，而 LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。
Set：1.不允许重复对象
　　 2. 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
3. 只允许一个 null 元素
4.Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。最流行的是基于 HashMap 实现的 HashSet；TreeSet 还实现了 SortedSet 接口，因此 TreeSet 是一个根据其 compare() 和
compareTo() 的定义进行排序的有序容器。

Map：
1.Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口。
2.Map 的 每个 Entry 都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map 可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的。

1. TreeMap 也通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
2. Map 里你可以拥有随意个 null 值但最多只能有一个 null 键。
   5.Map 接口最流行的几个实现类是 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable 和 TreeMap。（HashMap、TreeMap最常用）

• Set和hashCode以及equals方法的联系

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set保证里面元素的唯一性其实是靠两个方法，一是equals()和hashCode()方法；
set在存入数据使用了hashCode()，先进行取hashcode，在将得到的值插入到指定算出来的地址上，如果下次有相同值对应这个地址，则使用equals()比较，相同则过滤，不同则通过解决冲突算法，将该值存入起来。

• Arraylist 与 LinkedList 区别

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LinkedeList和ArrayList都实现了List接口，但是它们的工作原理却不一样。ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。 （LinkedList是双向链表，有next也有previous）
区别：
1) 因为Array是基于索引(index)的数据结构，它使用索引在数组中搜索和读取数据是很快的。Array获取数据的时间复杂度是O(1),但是要删除数据却是开销很大的，因为这需要重排数组中的所有数据。
2) 相对于ArrayList，LinkedList插入是更快的。因为LinkedList不像ArrayList一样，不需要改变数组的大小，也不需要在数组装满的时候要将所有的数据重新装入一个新的数组，这是ArrayList最坏的一种情况，时间复杂度是O(n)，而LinkedList中插入或删除的时间复杂度仅为O(1)。ArrayList在插入数据时还需要更新索引（除了插入数组的尾部）。
3) 类似于插入数据，删除数据时，LinkedList也优于ArrayList。

• ArrayList 与 Vector 区别

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首先看这两类都实现List接口，而List接口一共有三个实现类，分别是ArrayList、Vector和LinkedList。List用于存放多个元素，能够维护元素的次序，并且允许元素的重复。相关区别如下：

1、Vector与ArrayList一样，都是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。
2、ArrayList在内存不够时默认是扩展50% + 1个，Vector是默认扩展1倍。

• HashMap、ConcurrentHashMap、HashTable的区别

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引入ConcurrentHashMap是为了在同步集合HashTable之间有更好的选择，HashTable与HashMap、ConcurrentHashMap主要的区别在于HashMap不是同步的、线程不安全的和不适合应用于多线程并发环境下，而ConcurrentHashMap是线程安全的集合容器，特别是在多线程和并发环境中，通常作为Map的主要实现。

1、第一个重要的区别就是ConcurrentHashMap是线程安全的和在并发环境下不需要加额外的同步。虽然它不像Hashtable那样需要同样的同步等级(全表锁)，但也有很多实际的用途。
2、你可以使用Collections.synchronizedMap(HashMap)来包装HashMap作为同步容器，这时它的作用几乎与Hashtable一样,当每次对Map做修改操作的时候都会锁住这个Map对象，而ConcurrentHashMap会基于并发的等级来划分整个Map来达到线程安全，它只会锁操作的那一段数据而不是整个Map都上锁。
3、ConcurrentHashMap有很好的扩展性，在多线程环境下性能方面比做了同步的HashMap要好，但是在单线程环境下，HashMap会比ConcurrentHashMap好一点。

总结一下以上两者的区别，它们在线程安全、扩展性、同步之间的区别。如果是用于缓存的话，ConcurrentHashMap是一个更好的选择，在Java应用中会经常用到。

4、Hashtable是jdk1的一个遗弃的类，它把所有方法都加上synchronized关键字来实现线程安全。所有的方法都同步这样造成多个线程访问效率特别低。Synchronized Map与HashTable差别不大，也是在并发中作类似的操作，两者的唯一区别就是Synchronized Map没被遗弃，它可以通过使用Collections.synchronizedMap()来包装Map作为同步容器使用。

• HashMap 的工作原理及代码实现，什么时候用到红黑树

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HashMap工作原理及什么时候用到的红黑树：
在jdk 1.7中，HashMap采用位桶+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。
在jdk 1.8中，HashMap采用位桶+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

原理：
数组中的每一个元素所在的位置相当于一个位桶，添加元素的时候，首先计算元素key的hash值，确定插入数组中的位置（也就是哪个桶中），如果存在相同的hash值，则放在同一个桶中（元素位置）形成链表，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树；

内部结构：
1、HashMap 底层是基于数组和链表实现的，如图所示，其中两个重要的参数：容量和负载因子；容量的默认大小是 16，负载因子是 0.75，当 HashMap 的 size > 16*0.75 时就会发生扩容(容量和负载因子都可以自由调整)。
2、内部包含了一个Node类型的数组 table（Entry<K,V>[] table为jdk 1.7中）。
3、Node存储着键值对。它包含了四个字段，从 next 字段我们可以看出Node是一个链表。即数组中的每个位置被当成一个桶，一个桶存放一个链表。HashMap 使用拉链法来解决冲突，同一个链表中存放哈希值相同的Node；

拉链法的工作原理(解决hash冲突)：
新建一个 HashMap，默认大小为 16；
插入 <K1,V1> 键值对，先计算 K1 的 hashCode 为 115，使用除留余数法得到所在的桶下标 115%16=3。
插入 <K2,V2> 键值对，先计算 K2 的 hashCode 为 118，使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6。
插入 <K3,V3> 键值对，先计算 K3 的 hashCode 为 118，使用除留余数法得到所在的桶下标 118%16=6，插在 <K2,V2> 前面。
应该注意到链表的插入是以头插法方式进行的，例如上面的 <K3,V3> 不是插在 <K2,V2> 后面，而是插入在链表头部；

查找需要分成两步进行：
1、计算键值对所在的桶；
2、在链表上顺序查找，时间复杂度显然和链表的长度成正比；
HashMap 允许插入键为 null 的键值对。但是因为无法调用 null 的 hashCode() 方法，也就无法确定该键值对的桶下标，只能通过强制指定一个桶下标来存放。HashMap 使用第 0 个桶存放键为 null 的键值对。

• 多线程情况下HashMap死循环的问题

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如果扩容前相邻的两个Entry在扩容后还是分配到相同的table位置上，就会出现死循环的BUG。在复杂的生产环境中，这种情况尽管不常见，但是可能会碰到。

• HashMap出现Hash DOS攻击的问题

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• ConcurrentHashMap 的工作原理及代码实现，如何统计所有的元素个数

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• 看过那些Java集合类的源码

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• 手写简单的HashMap

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