「实实在在面试」—List和Map集合面试合集【含讲解视频】

前言

Tip：该笔记为B站面试讲解视频的配套文档，B站搜索”编程鹿“可以看到面试题讲解视频

视频地址如下：奥利给编程人—2020年Java大厂面试题集锦（面试必备持续更新）

https://www.bilibili.com/video/BV15i4y1L7Bt

什么是数组

数组（Array）是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。

特点：

线性表物理内存上连续还是逻辑上连续的数据结构都称之为线性表
连续的内存空间和相同类型的数据

优点：

按照下标访问快「随机访问」（直接访问任意访问）
假如：每个元素占据长度为 3，第一个元素开始地址编号为 10
那么只要知道下标就可以快速计算出来运算的地址
第三个元素位置为：10+2*3 =16

缺点：

数据插入需要扩容和挪动元素
删除元素也需要挪动元素

什么是链表

链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起的线性数据结构，把内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串起来，每个链表的结点除了存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址，记录下个结点地址的指针叫作后继指针 next。

如下图所示：

特点：

线性表通过“指针”将一组零散的内存块串联

优点：

增删快不需要元素搬移

缺点：

查询慢需要通过前结点获取后结点的地址

其他链表：

循环链表
双向链表插入删除更加高效查询可以双向遍历

ArrayList 和 LinkedList 的区别

数据结构实现

ArrayList 是数组的数据结构实现
LinkedList 是双向链表的数据结构实现。

访问效率

ArrayList 比LinkedList 在下标访问的时候效率要高
LinkedList 是线性的数据存储方式,所以需要移动指针从前往后依次查找。

增加和删除效率

在非首尾的增加和删除操作，LinkedList 要比ArrayList效率要高，因为ArrayList增删操作要影响数组内的其他数据的下标。.

综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用LinkedList。

ArrayList 初始化长度多少

ArrayList 底层是数组，ArrayList 初始长度为 10

1.8 之前 ArrayList 初始长度为 10
1.8 之后
- 通过无参构造方法第一次创建集合的时候不会创建底层长度为10的数组
- 在第一次添加的元素的时候创建底层数组长度为10

ArrayList 如何添加元素

按照下标添加，每次添加都会判断集合的容量

第一次添加会创建长度为10的底层数组
后续添加如果容量不足会扩容

ArrayList 如何扩容

什么时候发生扩容：

每次添加的时候会检查要不要扩容执行ensureCapacityInternal 确保内部容量
ensureCapacityInternal 会判断数组长度够不够不够就扩容

扩容流程：

判断数组长度够不够添加新元素

不够就触发扩容 grow方法

//真正的扩容
 private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
   //新的容量是在原有的容量基础上+50% 右移一位就是二分之一
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
   //如果新容量小于最小容量，按照最小容量进行扩容
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
   //这里是重点 调用工具类Arrays的copyOf扩容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

扩容 1.5 倍
扩容需要赋值数据

创建集合的时候如果能够预估长度，最好指定集合大小

ArrayList 和 Vector 的区别

ArrayList 线程不安全

Vector 线程安全 Vector几乎所有的方法都加了锁

除了 Vector 还有什么线程安全的List

CopyOnWriteArrayList 读不加锁写加锁

复制写：复制一个新数组将元素添加新数组中

public boolean add(E e) {
    创建锁对象
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    加锁
    lock.lock();
    try {
        获取现有数组
        Object[] elements = getArray();
        获取现有数组长度
        int len = elements.length;
        根据现有数组得到一个长度+1的新数组 【复制】
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        将要添加的元素 写入新数组中
        newElements[len] = e;
        用新数组替换老数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

HashMap的底层结构

1.7 数组+链表

1.8 数组+链表+红黑树

如果链表的长度大于8 链表就会处理为树结构

HashMap 默认初始化大小是多少？

默认初始值 16

HashMap的主要参数都有哪些？

默认初始值（数组的长度）：16

负载因子：0.75

扩容的条件：当底层数组四分之三的位置有了元素就扩容

HashMap是怎么处理hash碰撞的？

hash碰撞，两个key计算的结果都是同一个下标

链表
链表+树

HashMap 新的Entry节点在插入链表的时候，是怎么插入的

Entry

在JDK8之前是头插法，新的值会取代原有的值，原有的值会被推到链表上
在JDK8之后是尾插法
- 头插法可能出现循环链表的问题
- 使用头插会改变链表的上的顺序，但是如果使用尾插，在扩容时会保持链表元素原本的顺序，就不会出现链表成环的问题了。
- Java7在多线程操作 HashMap 时可能引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序倒置，在转移过程中修改了原来链表中节点的引用关系。

HashMap的扩容机制？

什么时候扩容？（risize）
HashMap的底层是数组，数组的容量有限，到达一定的数量就会进行扩容。
影响扩容时机的因素有两个：
- Capacity：HashMap当前长度
- LoadFactor：负载因子，默认值0.75f

什么意思呢？当数组中75％的位置满了的时候，就会进行扩容。想要晚的触发扩容就只能调高负载因子。

怎么扩容？
扩容分为两步
1. 扩容：创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍
2. ReHash：遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组
  进行重新Hash的原因：Hash的计算和数组的长度有关（对长度位运算）HashCode（Key） & （Length - 1）。所以长度改变了，所有的元素复制到新数组中需要重新计算位置

HashMap 线程安全吗？

不是

有哪些线程安全的 Map

Hashtable

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 基本原理

1.7 分段锁

1.8 CAS 无锁算法（乐观锁）

加不加锁为条件进行分类

悲观锁确实加锁了一个线程操作的时候会持有锁对象其他线程需要等到拿到锁对象的时候才能操作元素

乐观锁算法控制逻辑锁
原子性 Integer AtomicInteger 实现原子性的自增

HashSet

HashSet 底层是HashMap 只使用HashMap的key 不使用value

Queue

Queue ---》线程池

「❤️ 帅气的你又来看了我」

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