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1. Arraylist与LinkedList区别

可以从它们的底层数据结构、效率、开销进行阐述哈

• ArrayList是数组的数据结构，LinkedList是链表的数据结构。
• 随机访问的时候，ArrayList的效率比较高，因为LinkedList要移动指针，而ArrayList是基于索引(index)的数据结构，可以直接映射到。
• 插入、删除数据时，LinkedList的效率比较高，因为ArrayList要移动数据。
• LinkedList比ArrayList开销更大，因为LinkedList的节点除了存储数据，还需要存储引用。

2. Collections.sort和Arrays.sort的实现原理

Collection.sort是对list进行排序，Arrays.sort是对数组进行排序。

Collections.sort底层实现

Collections.sort方法调用了list.sort方法

list.sort方法调用了Arrays.sort的方法

因此，Collections.sort方法底层就是调用的Array.sort方法

Arrays.sort底层实现

Arrays的sort方法，如下：

如果比较器为null，进入sort（a）方法。如下：

因此，Arrays的sort方法底层就是：

• legacyMergeSort(a)，归并排序，
• ComparableTimSort.sort()：即Timsort排序。

Timesort排序

Timsort排序是结合了合并排序（merge.sort）和插入排序（insertion sort）而得出的排序方法；

1.当数组长度小于某个值，采用的是二分插入排序算法，如下：

1. 找到各个run，并入栈。

 

1. 按规则合并run。

3. HashMap原理，java8做了什么改变

• HashMap是以键值对存储数据的集合容器
• HashMap是非线性安全的。
• HashMap底层数据结构：数组+(链表、红黑树)，jdk8之前是用数组+链表的方式实现，jdk8引进了红黑树
• Hashmap数组的默认初始长度是16，key和value都允许null的存在
• HashMap的内部实现数组是Node[]数组，上面存放的是key-value键值对的节点。HashMap通过put和get方法存储和获取。
• HashMap的put方法，首先计算key的hashcode值，定位到对应的数组索引，然后再在该索引的单向链表上进行循环遍历，用equals比较key是否存在，如果存在则用新的value覆盖原值，如果没有则向后追加。
• jdk8中put方法：先判断Hashmap是否为空，为空就扩容，不为空计算出key的hash值i，然后看table[i]是否为空，为空就直接插入，不为空判断当前位置的key和table[i]是否相同，相同就覆盖，不相同就查看table[i]是否是红黑树节点，如果是的话就用红黑树直接插入键值对，如果不是开始遍历链表插入，如果遇到重复值就覆盖，否则直接插入，如果链表长度大于8，转为红黑树结构，执行完成后看size是否大于阈值threshold，大于就扩容，否则直接结束。
• Hashmap解决hash冲突，使用的是链地址法，即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置，如果为空就直接插入，不为空判断和当前值是否相等，相等就覆盖，如果不相等的话，判断是否是红黑树节点，如果不是，就从table[i]位置开始遍历链表，相等覆盖，不相等插入。
• HashMap的get方法就是计算出要获取元素的hash值，去对应位置获取即可。
• HashMap的扩容机制，Hashmap的扩容中主要进行两步，第一步把数组长度变为原来的两倍，第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中，jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二部一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。
• HashMap大小为什么是2的幂次方？效率高+空间分布均匀

4. List 和 Set，Map 的区别

• List 以索引来存取元素，有序的，元素是允许重复的，可以插入多个null。
• Set 不能存放重复元素，无序的，只允许一个null
• Map 保存键值对映射，映射关系可以一对一、多对一
• List 有基于数组、链表实现两种方式
• Set、Map 容器有基于哈希存储和红黑树两种方式实现
• Set 基于 Map 实现，Set 里的元素值就是 Map的键值

5. poll()方法和 remove()方法的区别？

Queue队列中，poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素，在队列元素为空的情况下，remove() 方法会抛出异常，poll() 方法只会返回 null 。

看一下源码的解释吧：

6. HashMap，HashTable，ConcurrentHash的共同点和区别

HashMap

• 底层由链表+数组+红黑树实现
• 可以存储null键和null值
• 线性不安全
• 初始容量为16，扩容每次都是2的n次幂
• 加载因子为0.75，当Map中元素总数超过Entry数组的0.75，触发扩容操作.
• 并发情况下，HashMap进行put操作会引起死循环，导致CPU利用率接近100%
• HashMap是对Map接口的实现

HashTable

• HashTable的底层也是由链表+数组+红黑树实现。
• 无论key还是value都不能为null
• 它是线性安全的，使用了synchronized关键字。
• HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类
• Hashtable初始容量为11

ConcurrentHashMap

• ConcurrentHashMap的底层是数组+链表+红黑树
• 不能存储null键和值
• ConcurrentHashMap是线程安全的
• ConcurrentHashMap使用锁分段技术确保线性安全
• JDK8为何又放弃分段锁，是因为多个分段锁浪费内存空间，竞争同一个锁的概率非常小，分段锁反而会造成效率低。

7. 写一段代码在遍历 ArrayList 时移除一个元素

因为foreach删除会导致快速失败问题，fori顺序遍历会导致重复元素没删除，所以正确解法如下：

第一种遍历，倒叙遍历删除

for(int i=list.size()-1; i>-1; i--){
  if(list.get(i).equals("jay")){
    list.remove(list.get(i));
  }
}

第二种，迭代器删除

Iterator itr = list.iterator();
while(itr.hasNext()) {
      if(itr.next().equals("jay") {
        itr.remove();
      }

8. Java中怎么打印数组？

数组是不能直接打印的哈，如下:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        System.out.println(jayArray);
    }
}
//output
[Ljava.lang.String;@1540e19d

打印数组可以用流的方式Strem.of().foreach()，如下:

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println);
    }
}
//output
jay
boy

打印数组，最优雅的方式可以用这个APi,Arrays.toString()

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String[] jayArray = {"jay", "boy"};
        System.out.println(Arrays.toString(jayArray));
    }
}
//output
[jay, boy]

9. TreeMap底层？

• TreeMap实现了SotredMap接口，它是有序的集合。
• TreeMap底层数据结构是一个红黑树，每个key-value都作为一个红黑树的节点。
• 如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器，则根据key执行自然排序。

10. HashMap 的扩容过程

Hashmap的扩容：

• 第一步把数组长度变为原来的两倍，
• 第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中。
• jdk8时，不用重新计算hash，只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1，如果是1这个元素在新数组中的位置，是原数组的位置加原数组长度，如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二步一个非常重要的方法是transfer方法，采用头插法，把旧数组的元素插入到新数组中。

11. HashSet是如何保证不重复的

可以看一下HashSet的add方法，元素E作为HashMap的key，我们都知道HashMap的可以是不允许重复的，哈哈。

 public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

12. HashMap 是线程安全的吗，为什么不是线程安全的？死循环问题？

不是线性安全的。

并发的情况下，扩容可能导致死循环问题。

13. LinkedHashMap的应用，底层，原理

• LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序（insert-order）或者是访问顺序，其中默认的迭代访问顺序就是插入顺序，即可以按插入的顺序遍历元素，这点和HashMap有很大的不同。
• LRU算法可以用LinkedHashMap实现。

14. 哪些集合类是线程安全的？哪些不安全？

线性安全的

• Vector：比Arraylist多了个同步化机制。
• Hashtable：比Hashmap多了个线程安全。
• ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。
• Stack：栈，也是线程安全的，继承于Vector。

线性不安全的

• Hashmap
• Arraylist
• LinkedList
• HashSet
• TreeSet
• TreeMap

15. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

• Vector是线程安全的，ArrayList不是线程安全的。
• ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍，Vector是扩展1倍。
• Vector只要是关键性的操作，方法前面都加了synchronized关键字，来保证线程的安全性。

16. Collection与Collections的区别是什么？

• Collection是Java集合框架中的基本接口，如List接口也是继承于它

public interface List extends Collection {

Collections是Java集合框架提供的一个工具类，其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下：

public static > void sort(List list) {
    list.sort(null);
}

17. 如何决定使用 HashMap 还是TreeMap？

这个点，主要考察HashMap和TreeMap的区别。

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按key的升序排序，也可以指定排序的比较器。当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

18. 如何实现数组和 List之间的转换？

List 转 Array

List 转Array，必须使用集合的 toArray(T[] array)，如下：

List list = new ArrayList();
list.add("jay");
list.add("tianluo");

// 使用泛型，无需显式类型转换
String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(array[0]);

如果直接使用 toArray 无参方法，返回值只能是 Object[] 类，强转其他类型可能有问题，demo如下：

List list = new ArrayList();
list.add("jay");
list.add("tianluo");

String[] array = (String[]) list.toArray();
System.out.println(array[0]);

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String;
	at Test.main(Test.java:14)

Array 转List

使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时，不能使用修改集合相关的方法啦，如下：

String[] str = new String[] { "jay", "tianluo" };
List list = Arrays.asList(str);
list.add("boy");

运行结果如下：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
	at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
	at Test.main(Test.java:13)

因为 Arrays.asList不是返回java.util.ArrayList,而是一个内部类ArrayList。

可以这样使用弥补这个缺点：

//方式一：
ArrayList< String> arrayList = new ArrayList(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二：
ArrayList list = new ArrayList(Arrays.asList(strArray)) ;

19. 迭代器 Iterator 是什么？怎么用，有什么特点？

public interface Collection extends Iterable {

Iterator iterator();

方法如下：

next() 方法获得集合中的下一个元素
hasNext() 检查集合中是否还有元素
remove() 方法将迭代器新返回的元素删除
forEachRemaining(Consumer action) 方法，遍历所有元素

Iterator 主要是用来遍历集合用的，它的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 
ConcurrentModificationException 异常。

使用demo如下：

List list = new ArrayList<>();
Iterator it = list. iterator();
while(it. hasNext()){
  String obj = it. next();
  System. out. println(obj);
}

20. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

 

 

• ListIterator 比 Iterator有更多的方法。
• ListIterator只能用于遍历List及其子类，Iterator可用来遍历所有集合，
• ListIterator遍历可以是逆向的，因为有previous()和hasPrevious()方法，而Iterator不可以。
• ListIterator有add()方法，可以向List添加对象，而Iterator却不能。
• ListIterator可以定位当前的索引位置，因为有nextIndex()和previousIndex()方法，而Iterator不可以。
• ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iierator仅能遍历，不能修改哦。

21. 怎么确保一个集合不能被修改？

很多朋友很可能想到用final关键字进行修饰，final修饰的这个成员变量，如果是基本数据类型，表示这个变量的值是不可改变的，如果是引用类型，则表示这个引用的地址值是不能改变的，但是这个引用所指向的对象里面的内容还是可以改变滴~验证一下，如下：

public class Test {
    //final 修饰
    private static final Map map = new HashMap();
    {
        map.put(1, "jay");
        map.put(2, "tianluo");
    }

    public static void main(String[] args) {
        map.put(1, "boy");
        System.out.println(map.get(1));
    }
}

运行结果如下:

//可以洗发现，final修饰，集合还是会被修改呢boy

嘻嘻，那么，到底怎么确保一个集合不能被修改呢，看以下这三哥们~

• unmodifiableMap
• unmodifiableList
• unmodifiableSet

再看一下demo吧

public class Test {

    private static  Map map = new HashMap();
    {
        map.put(1, "jay");
        map.put(2, "tianluo");

    }

    public static void main(String[] args) {
        map = Collections.unmodifiableMap(map);
        map.put(1, "boy");
        System.out.println(map.get(1));
    }
}

运行结果：

// 可以发现，unmodifiableMap确保集合不能修改啦，抛异常了
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
	at java.util.Collections$UnmodifiableMap.put(Collections.java:1457)
	at Test.main(Test.java:14)

23. 什么是Java优先级队列(Priority Queue)？

优先队列PriorityQueue是Queue接口的实现，可以对其中元素进行排序

• 优先队列中元素默认排列顺序是升序排列
• 但对于自己定义的类来说，需要自己定义比较器

public class PriorityQueue extends AbstractQueue
    implements java.io.Serializable {
    ...
     private final Comparator comparator;

方法：

peek()//返回队首元素
poll()//返回队首元素，队首元素出队列
add()//添加元素
size()//返回队列元素个数
isEmpty()//判断队列是否为空，为空返回true,不空返回false

特点：

• 1.基于优先级堆
• 2.不允许null值
• 3.线程不安全
• 4.出入队时间复杂度O(log(n))
• 5.调用remove()返回堆内最小值

24. JAVA8的ConcurrentHashMap为什么放弃了分段锁，有什么问题吗，如果你来设计，你如何设计。

jdk8 放弃了分段锁而是用了Node锁，减低锁的粒度，提高性能，并使用CAS操作来确保Node的一些操作的原子性，取代了锁。

可以跟面试官聊聊悲观锁和CAS乐观锁的区别，优缺点哈~

25. 阻塞队列的实现，ArrayBlockingQueue的底层实现？

ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列，继承自AbstractBlockingQueue,间接的实现了Queue接口和Collection接口。底层以数组的形式保存数据(实际上可看作一个循环数组)。常用的操作包括 add ,offer,put，remove,poll,take,peek。

可以结合线程池跟面试官讲一下哦~

26. Java 中的 LinkedList是单向链表还是双向链表？

27. 说一说ArrayList 的扩容机制吧

28. HashMap 的长度为什么是2的幂次方，以及其他常量定义的含义~

29. ConcurrenHashMap 原理？1.8 中为什么要用红黑树？

30. ArrayList的默认大小

31. 为何Collection不从Cloneable和Serializable接口继承？

32. Enumeration和Iterator接口的区别？

33. 我们如何对一组对象进行排序？

34. 当一个集合被作为参数传递给一个函数时，如何才可以确保函数不能修改它？

35. 说一下HashSet的实现原理？

36. Array 和 ArrayList 有何区别？

37. 为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为key？

38. 如果想用Object作为hashMap的Key？

39. 讲讲红黑树的特点？

40. Java集合类框架的最佳实践有哪些？

41.谈谈线程池阻塞队列吧~

42. HashSet和TreeSet有什么区别？

43. Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()?

44. 说出ArrayList,LinkedList的存储性能和特性

45. HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同？

46. ArrayList集合加入1万条数据，应该怎么提高效率

47. 如何对Object的list排序

48. ArrayList 和 HashMap 的默认大小是多数？

49. 有没有有顺序的Map实现类，如果有，他们是怎么保证有序的

50. HashMap是怎么解决哈希冲突的

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架构学习视频、源码实战文档、java电子书籍、大厂面试资料等等

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数据结构与算法视频

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