作为一名即将毕业的在校生，一直想抽时间对自己的校招之路做一些总结，但是无奈实习、写论文、答辩等事情的原因导致自己的总结一拖再拖。下面相对自己的情况做些介绍，之后对面试准备内容进行总结。
作者是即将毕业的985渣硕，研二的时候在商汤实习一段时间，主要做Java后端开发。本人校招拿到的offer有小米、华为、商汤（实习转正）、Shopee、vivo、猪场等公司。（本人知乎名：愿心想事成）
该系列主要分为Java基础、数据库、操作系统、计算机网络、Redis基础、设计模式这几个部分来进行准备。该篇文章首先介绍Java基础，文章中部分内容参考其他博主，仅供自己学习。
本篇文章以及后续几篇文章参考博客：
https://www.javadoop.com/
https://github.com/h2pl

1、Java基础之基本数据类型

1、面向对象的三大核心特性继承、多态、封装

继承：就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。（继承初始化顺序：先初始化父类在初始化子类；先初始化对象中属性，再执行构造方法中的初始化。）

多态：多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作。

2、重载和重写的区别

重载：在同一个类中处理多个方法名相同但是参数类型或者返回值不同的多态手段。

重写：相对继承而言，子类中对父类已经存在的方法进行区别化的修改。

3、final关键字

a、final 修饰类，则该类不允许被继承

b、final 修饰方法，则该方法不允许被覆盖(重写)

c、final 修饰变量，则该变量的值只能赋一次值，在声明变量的时候才能赋值，即变为常量

d、final 修饰属性，则该类的该属性不会进行隐式的初始化，所以该final 属性的初始化属性必须有值，或在构造方法中赋值(但只能选其一，且必须选其一，因为没有默认值！)，且初始化之后就不能改了，只能赋值一次

Java基本数据类型

1、基本数据类型和引用数据类型

Java基本数据类型.jpg

2、自动装箱与拆箱

自动装箱：将基本数据类型转化为包装类型，通过调用包装类中的静态方法来自动完成。例如：Integer.valueOf(10);

自动拆箱：将包装类型自动转化为基本数据类型，通过调用包装类中的xxxintValue()；

示例：

Integer x=10;//等价于 Integer x=Integer.valueOf(10);
int y=x;//等价于 int y=x.intValue();

自动拆装箱陷阱：

示例1：

public void testInteger(){
  Integer a=10;
  Integer b=10;
  int c=10;
  Integer d=20;
  Integer x=new Integer(10);
  Integer y=new Integer(10);
  System.out.println(a==b);// true;
  System.out.println(x==y);// false;
  System.out.println(a==c)//true 自动进行拆箱，比较的是值value;
  //当一个基础数据类型与封装类进行==、+、-、*、/运算时，会将封装类进行拆箱，对基础数据类型进行运算。
  System.out.println(d==(c+c));
}

上述代码解释：

编译器会对a、b进行自动装箱操作，即调用Integer.valueOf()方法，并且10在范围[-128，127]中，因此不会创建新的对象，直接引用cache数组中的对象；而使用new则是创建一个新的对象。

示例2:

public void testDouble(){
  Double a=100.0;
  Double b=100.0;
  Double x=new Double(200.0)
  Double y=new Double(200.0);
  System.out.println(a==b);//false
}

上述代码解释：

Double类型为浮点数，不可数；而Integer类为整数类型可数。（两者的静态方法valueOf()不同。）

总结：

类别	valueOf()相似的类型
Integer类别	Integer、Short、Byte、Character、Long
Double类别	Double、Float

Integer类中部分源代码

//属性
private final int value;
//构造函数
public Integer(int value) {
        this.value = value;
    }
/**
自动装箱时调用的方法。如果自动装箱值i在范围IntegerCache.low<=i<=IntegerCache.high之间，则去缓存中查找(
IntegerCache.cache)，若不在该范围内则创建Integer对象。
*/
public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }
//Integer重写了equals方法，比较的是value是否相等。
public boolean equals(Object obj) {
        if (obj instanceof Integer) {
            return value == ((Integer)obj).intValue();
        }
        return false;
    }
//直接返回Integer类中的value变量值。
public int intValue() {
        return value;
    }
/**
Integer静态内部类，按顺序缓存Integer对象，默认范围在[-128,127],high值可变，最大值为Integer.MAX_VALUE - (-low) -1，默认为127，但是low不可变为固定值-128.
*/
private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;
            //创建大小为(high - low) + 1数组
            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            //初始化cache数组。[-128,127]
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

示例3:

public void testBoolean(){
  Boolean a=false;
  Boolean b=false;
  System.out.println(a==b);//true
}

上述代码解释：

Boolean类的部分代码

//提前创建好对象TRUE、FALSE,在Boolean类中使用的都是这两个对象

3、基本数据类型存储方式

public class Test{
  int a=10;
  Test test=new Test();
  public void testFunction(int i){
    int j=11;
  }
}

2、Java基础之String类

1、String类中的“==”与equals()方法区别

“==”：对于基本数据类型“==”比较的是值，对于引用类型比较的是地址；

equals：若类没有对equals进行重写则直接调用的是Object类中的equals方法，则比较的是地址，而对于String、Date等类中的equals则进行了重写，比较的是内容，即值。

Object类中的equals方法：

public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }

2、String、StringBuilder和StringBuffer的区别

String：字符串类不可变，一旦被创建则不能修改，所谓的修改其实是创建了新的对象，但是指向的内存地址不变；

/**String类被final关键字修饰，且用于存储字符的数组也被final修饰，均不可被继承和修改，因此只能被初始化一次。*/
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
}

StringBuilder、StringBuffer：父类均为AbstractStringBuilder，底层用于存储字符的char数组都是可以修改的。区别在于StringBuffer是线程安全的，即StringBuffer类中的所有方法均用synchronized关键字修饰，而StringBuilder与StringBuffer不同的是StringBuilder线程不安全，即StringBuilder中的所有方法都为用synchronized关键字修饰。

4、接口与抽象类的区别

1、基本语法区别

Java中接口和抽象类的定义语法分别为interface与abstract关键字。

抽象类：在Java中被abstract关键字修饰的类称为抽象类，被abstract关键字修饰的方法称为抽象方法，抽象方法只有方法的声明，没有方法体。抽象类的特点：

a、抽象类不能被实例化只能被继承；

b、包含抽象方法的一定是抽象类，但是抽象类不一定含有抽象方法；

c、抽象类中的抽象方法的修饰符只能为public或者protected，默认为public；

d、一个子类继承一个抽象类，则子类必须实现父类抽象方法，否则子类也必须定义为抽象类；

e、抽象类可以包含属性、方法、构造方法，但是构造方法不能用于实例化，主要用途是被子类调用。

接口：Java中接口使用interface关键字修饰，特点为：

a、接口可以包含变量、方法；变量被隐士指定为public static final，方法被隐士指定为public abstract（JDK1.8之前）；

b、接口支持多继承，即一个接口可以extends多个接口，间接的解决了Java中类的单继承问题；

c、一个类可以实现多个接口；

d、JDK1.8中对接口增加了新的特性：（1）、默认方法（default method）：JDK 1.8允许给接口添加非抽象的方法实现，但必须使用default关键字修饰；定义了default的方法可以不被实现子类所实现，但只能被实现子类的对象调用；如果子类实现了多个接口，并且这些接口包含一样的默认方法，则子类必须重写默认方法；（2）、静态方法（static method）：JDK 1.8中允许使用static关键字修饰一个方法，并提供实现，称为接口静态方法。接口静态方法只能通过接口调用（接口名.静态方法名）。

如下例子所示：

public interface Person{
  public static final int a=10;
  //JDK1.8
    default void sayHello(){
        System.out.println("Hello World");
    }
    public void say();
}
public abstract class Person{
  public abstract void say();
  public void eat(){};
}

如上述代码所示：

接口只能是功能的定义，而抽象类既可以为功能的定义也可以为功能的实现。

2、面试题：接口与抽象类的区别

相同点

（1）都不能被实例化（2）接口的实现类或抽象类的子类都只有实现了接口或抽象类中的方法后才能实例化。

不同点

（1）接口只有定义，不能有方法的实现，java 1.8中可以定义default方法体，而抽象类可以有定义与实现，方法可在抽象类中实现。

（2）实现接口的关键字为implements，继承抽象类的关键字为extends。一个类可以实现多个接口，但一个类只能继承一个抽象类。所以，使用接口可以间接地实现多重继承。

（3）接口强调特定功能的实现，而抽象类强调所属关系。

（4）接口成员变量默认为public static final，必须赋初值，不能被修改；其所有的成员方法都是public、abstract的。抽象类中成员变量默认default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值；抽象方法被abstract修饰，不能被private、static、synchronized和native等修饰，必须以分号结尾，不带花括号。

5、Java中的Object类和Class类

1、Object类中的源码

public class Object{
  //Java中含有native关键字修饰的表示调用的是C++中的代码来执行的。
  private static native void registerNatives();
    static {
        registerNatives();
    }
  //返回值为Object类的类对象（在反射部分会详细介绍）
  public final native Class getClass();
  //返回对象的哈希值。
  public native int hashCode();
  //判断两个对象是否相等，Object中使用“==”来进行内容的比较，即完全相等。
  public boolean equals(Object obj) {
        return (this == obj);
    }
  //浅拷贝，创建并返回一个该对象的副本。
  /**
  深拷贝：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深拷贝把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍
  浅拷贝：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅拷贝仅仅复制所拷贝的对象，而不复制它所引用的对象。
  */
  protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
  //返回对象的类型和哈希值所组成的字符串。
  public String toString() {
        return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
    }
  //以下方法为与多线程相关部分。
  public final native void notify();
  public final native void notifyAll();
  public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
  public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException {
        if (timeout < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }

        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }

        if (nanos > 0) {
            timeout++;
        }

        wait(timeout);
    }
  public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0);
    }
  //与JVM中的垃圾回收有关。在Object中定义，表示Java中所有对象都具有回收行为。具体调用时机为JVM准备对该对象进行回收前去调用。
  protected void finalize() throws Throwable { }
}

6、异常

1、异常结构

Java异常结构图.jpg

Java中异常的父类接口为Throwable，它的两个实现类为Error和Exception。根据Javac对异常的分类可以将异常划分为两类，如下所示：

不可检查异常：Error 和 RuntimeException 以及他们的子类为不可检查异常，不要求程序员手动处理该部分异常。该部分异常多半为程序本身错误，如数组越界。

可检查异常：除Error和RuntimeException外为可处理异常，要求程序员必须手动处理。即结合try...catch...finally或者throws来进行处理。

2、对于可检查异常的处理方式

a、使用try...catch...finally代码块处理；

b、在方法上使用throws来进行异常的上抛；

c、方法里使用throw手动抛出一个异常对象；

3、Java中关于异常的面试题

a、Java中什么是Exception?

简单的说异常是系统或者程序传递错误的一种方式。在java中，异常功能是通过实现比如Throwable，Exception，RuntimeException之类的类，然后还有一些处理异常时候的关键字，比如throw，throws，try，catch，finally之类的。所有的异常都是通过Throwable衍生出来的。Throwable把错误进一步划分为 java.lang.Exception 和 java.lang.Error. java.lang.Error 用来处理系统错误，例如java.lang.StackOverFlowError 之类的。然后 Exception用来处理程序错误，请求的资源不可用等等。

b、Java中的检查型异常和非检查型异常有什么区别？

两者的主要区别在于处理方式上：检查型异常需要使用try, catch和finally关键字在编译期进行处理，否则会出现编译报错。对于非检查型异常则不需要这样做。Java中所有继承自java.lang.Exception类的异常都是检查型异常，所有继承自RuntimeException的异常都被称为非检查型异常。

c、Java中的NullPointerException和ArrayIndexOutOfBoundException之间有什么相同之处？

两者都是非检查型异常，都继承自RuntimeException。该问题可能会引出另一个问题，即Java和C的数组有什么不同之处，因为C里面的数组是没有大小限制的，绝对不会抛出ArrayIndexOutOfBoundException。

d、 throw 和 throws这两个关键字在java中有什么不同?

throws总是出现在一个函数头中，用来标明该成员函数可能抛出的各种异常, 你也可以申明未检查的异常，但这不是编译器强制的。如果方法抛出了异常那么调用这个方法的时候就需要将这个异常处理。

另一个关键字 throw 是用来抛出任意异常的，按照语法你可以抛出任意 Throwable (i.e. Throwable 或任何Throwable的衍生类) , throw可以中断程序运行，因此可以用来代替return . 最常见的例子是用 throw 在一个空方法中需要return的地方抛出 UnSupportedOperationException 代码如下 :

private static void show() {
  throw new UnsupportedOperationException("Notyet implemented");
}

e、什么是“异常链”?

以一个异常对象为参数构造新的异常对象。新的异对象将包含先前异常的信息。这项技术主要是异常类的一个带Throwable参数的函数来实现的。这个当做参数的异常，我们叫他根源异常（cause）。该技术大多用于将“ 受检查异常” （ checked exception）封装成为“非受检查异常”（unchecked exception)或者RuntimeException。顺便说一下，如果因为异常你决定抛出一个新的异常，你一定要包含原有的异常，这样，处理程序才可以通过getCause()和initCause()方法来访问异常最终的根源。

f、JDK7中对异常处理做了什么改变？

JDK7中对错误(Error)和异常(Exception)处理主要新增加了2个特性，一是在一个catch块中可以出来多个异常，就像原来用多个catch块一样。另一个是自动化资源管理(ARM), 也称为try-with-resource块。这2个特性都可以在处理异常时减少代码量，同时提高代码的可读性。

g、如果执行finally代码块之前方法返回了结果，或者JVM退出了，finally块中的代码还会执行吗？

这个问题也可以换个方式问：“如果在try或者finally的代码块中调用了System.exit()，结果会是怎样”。除了在try块中执行System.exit(0);这种情况下finally中的代码块不会执行，别的情况下finally中的代码均会执行。如下代码所示：

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        int re = bar();
        System.out.println(re);
    }
    private static int bar()
    {
        try{
            return 5;
        } finally{
            System.out.println("finally");
        }
    }
}
//输出结果为：finally
//          5
public class Test {
    public static void main(String[] args){
        bar();
        System.out.println("test");
    }
    private static void bar()
    {
        try{
            System.exit(0);
        } finally{
            System.out.println("finally");
        }
    }
}
//输出结果：JVM直接退出

h、Java中final,finalize,finally关键字的区别

final关键字：可以用于修饰类、方法、变量。

修饰类：表示该类不能被子类继承，同时该类中的所有方法都会被编译器处理为final方法，但是类中的属性可以被修改。

修饰方法：表示该方法不可以被子类重写，但是可以被子类重载。

修饰变量：修饰基本数据类型时，表示为一个常量，修饰引用变量时则表示该引用变量不可变，但是该引用对象中的属性是可变的。

public class Test {
    public final void bar()
    {
        try{
            System.exit(0);
        } finally{
            System.out.println("finally");
        }
    }
    class TestExtends extends Test{
        //重载
        public final void bar(String str){
            
        }
    }
}

7、Java中的反射

1、什么是反射？

反射是Java语言的一种特征，是指程序运行时能够获取自身信息，并且可以操作类或者对象内部的属性。Java反射框架提供的功能：

a、运行时判断任意一个对象所属的类；

b、运行时调用对象的任意方法，包括类中的private方法；

c、运行时构造任意类的对象；

d、运行时查看对象的任意属性或者方法，包括private方法。

2、反射基础Class类

定义

Java程序在运行时，jvm会对所有的对象进行所谓的运行时类型标识。这项信息纪录了每个对象所属的类。虚拟机通常使用运行时类型信息选准正确方法去执行，用来保存这些类型信息的类是Class类。Class类封装一个对象和接口运行时的状态，当装载类时，Class类型的对象由虚拟机自动创建。Class 没有公共构造方法。Class 对象是在加载类时由 Java 虚拟机以及通过调用类加载器中的 defineClass 方法自动构造的，因此不能显式地声明一个Class对象。其实对于任意一个Class对象，都需要由它的类加载器和这个类本身一同确定其在就Java虚拟机中的唯一性，也就是说，即使两个Class对象来源于同一个Class文件，只要加载它们的类加载器不同，那这两个Class对象就必定不相等。所有类在加载后，JVM会为其在堆中创建一个Class<类名称>的对象，并且每个类只会有一个Class对象，这个类的所有对象都要通过Class<类名称>来进行实例化。

获取class对象的三种方法

1、通过实例对象的getClass()方法

2、使用类名.class方法

3、使用Class类的forName(类的全限定名)方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
       String str="test";
       Class strClass1=Class.forName("java.lang.String");
       Class strClass2=str.getClass();
       Class strClass3=String.class;
       //泛型Class引用
       Class integerClass=int.class;
       //Class代表任何类的一个类对象
       //integerClass=double.class;编译会报错
       Class obj=int.class;
       obj=double.class;
    }
}

泛型Class引用

Class引用表示的就是它所指向的对象的确切类型，而该对象便是Class类的一个对象。在JavaSE5中，允许你对Class引用所指向的Class对象的类型进行限定，也就是说你可以对Class对象使用泛型语法。通过泛型语法，可以让编译器强制指向额外的类型检查。

3、反射相关的面试题

什么是反射？

反射是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。

哪里用到反射机制？

JDBC中，利用反射动态加载了数据库驱动程序。 Web服务器中利用反射调用了Sevlet的服务方法。 Eclispe等开发工具利用反射动态刨析对象的类型与结构，动态提示对象的属性和方法。很多框架都用到反射机制，注入属性，调用方法，如Spring。

什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作？

对象序列化，将对象中的数据编码为字节序列的过程。反序列化；将对象的编码字节重新反向解码为对象的过程。 JAVA提供了API实现了对象的序列化和反序列化的功能，使用这些API时需要遵守如下约定：被序列化的对象类型需要实现序列化接口，此接口是标志接口，没有声明任何的抽象方法，JAVA编译器识别这个接口，自动的为这个类添加序列化和反序列化方法。为了保持序列化过程的稳定，建议在类中添加序列化版本号。不想让字段放在硬盘上就加transient 以下情况需要使用 Java 序列化：想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候；想用套接字在网络上传送对象的时候；想通过RMI（远程方法调用）传输对象的时候。

反射机制的优缺点？

优点：可以动态执行，在运行期间根据业务功能动态执行方法、访问属性，最大限度发挥了java的灵活性。缺点：对性能有影响，这类操作总是慢于直接执行java代码。

动态代理是什么？有哪些应用？

动态代理是运行时动态生成代理类。动态代理的应用有 Spring AOP数据查询、测试框架的后端 mock、rpc，Java注解对象获取等。

怎么实现动态代理？

JDK 原生动态代理和 cglib 动态代理。 JDK 原生动态代理是基于接口实现的，而 cglib 是基于继承当前类的子类实现的。

Java反射机制的作用

在运行时判断任意一个对象所属的类在运行时构造任意一个类的对象在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法在运行时调用任意一个对象的方法

如何使用Java的反射?

通过一个全限类名创建一个对象

Class.forName(“全限类名”); 例如：com.mysql.jdbc.Driver Driver类已经被加载到 jvm中，并且完成了类的初始化工作就行了类名.class; 获取Class<？> clz 对象对象.getClass();

获取构造器对象，通过构造器new出一个对象

Clazz.getConstructor([String.class]); Con.newInstance([参数]); 通过class对象创建一个实例对象（就相当与new类名（）无参构造器) Cls.newInstance();

通过class对象获得一个属性对象

Field c=cls.getFields()：获得某个类的所有的公共（public）的字段，包括父类中的字段。 Field c=cls.getDeclaredFields()：获得某个类的所有声明的字段，即包括public、private和proteced，但是不包括父类的声明字段

通过class对象获得一个方法对象

Cls.getMethod(“方法名”,class……parameaType);（只能获取公共的） Cls.getDeclareMethod(“方法名”);（获取任意修饰的方法，不能执行私有） M.setAccessible(true);（让私有的方法可以执行）让方法执行 1）. Method.invoke(obj实例对象,obj可变参数);-----（是有返回值的）

8、泛型

1、什么是泛型？

泛型，即“参数化类型”。泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

2、使用方式

泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法。

泛型类和泛型方法

//泛型类
public class Animal {
    private T name;
    public Animal(T name){
        this.name=name;
    }
    //泛型方法
    public T getName(){
        return name;
    }
}

泛型接口

public interface Person {
    public T next();
}

3、泛型相关的面试题

1、Java中的泛型是什么 ? 使用泛型的好处是什么?

这是在各种Java泛型面试中，一开场你就会被问到的问题中的一个，主要集中在初级和中级面试中。那些拥有Java1.4或更早版本的开发背景的人都知道，在集合中存储对象并在使用前进行类型转换是多么的不方便。泛型防止了那种情况的发生。它提供了编译期的类型安全，确保你只能把正确类型的对象放入集合中，避免了在运行时出现ClassCastException。

2、Java的泛型是如何工作的 ? 什么是类型擦除 ?

这是一道更好的泛型面试题。泛型是通过类型擦除来实现的，编译器在编译时擦除了所有类型相关的信息，所以在运行时不存在任何类型相关的信息。例如 List在运行时仅用一个List来表示。这样做的目的，是确保能和Java 5之前的版本开发二进制类库进行兼容。你无法在运行时访问到类型参数，因为编译器已经把泛型类型转换成了原始类型。根据你对这个泛型问题的回答情况，你会得到一些后续提问，比如为什么泛型是由类型擦除来实现的或者给你展示一些会导致编译器出错的错误泛型代码。请阅读我的Java中泛型是如何工作的来了解更多信息。

3、什么是泛型中的限定通配符和非限定通配符 ?

这是另一个非常流行的Java泛型面试题。限定通配符对类型进行了限制。有两种限定通配符，一种是它通过确保类型必须是T的子类来设定类型的上界，另一种是它通过确保类型必须是T的父类来设定类型的下界。泛型类型必须用限定内的类型来进行初始化，否则会导致编译错误。另一方面表示了非限定通配符，因为可以用任意类型来替代。更多信息请参阅我的文章泛型中限定通配符和非限定通配符之间的区别。

4、List和List 之间有什么区别 ?

这和上一个面试题有联系，有时面试官会用这个问题来评估你对泛型的理解，而不是直接问你什么是限定通配符和非限定通配符。这两个List的声明都是限定通配符的例子，List可以接受任何继承自T的类型的List，而List可以接受任何T的父类构成的List。例如List可以接受List或List。在本段出现的连接中可以找到更多信息。

5、如何编写一个泛型方法，让它能接受泛型参数并返回泛型类型?

编写泛型方法并不困难，你需要用泛型类型来替代原始类型，比如使用T, E or K,V等被广泛认可的类型占位符。泛型方法的例子请参阅Java集合类框架。最简单的情况下，一个泛型方法可能会像这样:

public V put(K key, V value) {

return cache.put(key, value);

}

6、Java中如何使用泛型编写带有参数的类?

这是上一道面试题的延伸。面试官可能会要求你用泛型编写一个类型安全的类，而不是编写一个泛型方法。关键仍然是使用泛型类型来代替原始类型，而且要使用JDK中采用的标准占位符。

7、编写一段泛型程序来实现LRU缓存?

对于喜欢Java编程的人来说这相当于是一次练习。给你个提示，LinkedHashMap可以用来实现固定大小的LRU缓存，当LRU缓存已经满了的时候，它会把最老的键值对移出缓存。LinkedHashMap提供了一个称为removeEldestEntry()的方法，该方法会被put() 和putAll()调用来删除最老的键值对。当然，如果你已经编写了一个可运行的JUnit测试，你也可以随意编写你自己的实现代码。

8、你可以把List传递给一个接受List参数的方法吗？

对任何一个不太熟悉泛型的人来说，这个Java泛型题目看起来令人疑惑，因为乍看起来String是一种Object，所以 List应当可以用在需要List的地方，但是事实并非如此。真这样做的话会导致编译错误。如果你再深一步考虑，你会发现Java这样做是有意义的，因为List可以存储任何类型的对象包括String, Integer等等，而List却只能用来存储Strings。

List objectList;

List stringList;

objectList = stringList; //compilation error incompatible types

9、Array中可以用泛型吗?

这可能是Java泛型面试题中最简单的一个了，当然前提是你要知道Array事实上并不支持泛型，这也是为什么Joshua Bloch在Effective Java一书中建议使用List来代替Array，因为List可以提供编译期的类型安全保证，而Array却不能。

10、如何阻止Java中的类型未检查的警告?

如果你把泛型和原始类型混合起来使用，例如下列代码，Java 5的javac编译器会产生类型未检查的警告，例如

List rawList = new ArrayList()

注意: Hello.java使用了未检查或称为不安全的操作;

这种警告可以使用@SuppressWarnings(“unchecked”)注解来屏蔽。

9、Java中的I/O流

字符流：Reader、Writer

字节流：InputStream、OutoputStream

什么是IO流？

它是一种数据的流从源头流到目的地。比如文件拷贝，输入流和输出流都包括了。输入流从文件中读取数据存储到进程(process)中，输出流从进程中读取数据然后写入到目标文件。

字节流和字符流的区别。

字节流在JDK1.0中就被引进了，用于操作包含ASCII字符的文件。JAVA也支持其他的字符如Unicode，为了读取包含Unicode字符的文件，JAVA语言设计者在JDK1.1中引入了字符流。ASCII作为Unicode的子集，对于英语字符的文件，可以可以使用字节流也可以使用字符流。

Java中流类的超类主要由那些？

java.io.InputStream java.io.OutputStream java.io.Reader java.io.Writer

FileInputStream和FileOutputStream是什么？

这是在拷贝文件操作的时候，经常用到的两个类。在处理小文件的时候，它们性能表现还不错，在大文件的时候，最好使用BufferedInputStream (或 BufferedReader) 和 BufferedOutputStream (或 BufferedWriter)

System.out.println()是什么？

println是PrintStream的一个方法。out是一个静态PrintStream类型的成员变量，System是一个java.lang包中的类，用于和底层的操作系统进行交互。

什么是Filter流？

Filter Stream是一种IO流主要作用是用来对存在的流增加一些额外的功能，像给目标文件增加源文件中不存在的行数，或者增加拷贝的性能。

有哪些可用的Filter流？

在java.io包中主要由4个可用的filter Stream。两个字节filter stream，两个字符filter stream. 分别是FilterInputStream, FilterOutputStream, FilterReader and FilterWriter.这些类是抽象类，不能被实例化的。

在文件拷贝的时候，那一种流可用提升更多的性能？

在字节流的时候，使用BufferedInputStream和BufferedOutputStream。在字符流的时候，使用BufferedReader 和 BufferedWriter

说说管道流(Piped Stream)

有四种管道流， PipedInputStream, PipedOutputStream, PipedReader 和 PipedWriter.在多个线程或进程中传递数据的时候管道流非常有用。

说说File类

它不属于 IO流，也不是用于文件操作的，它主要用于知道一个文件的属性，读写权限，大小等信息。

说说RandomAccessFile?

它在java.io包中是一个特殊的类，既不是输入流也不是输出流，它两者都可以做到。他是Object的直接子类。通常来说，一个流只有一个功能，要么读，要么写。但是RandomAccessFile既可以读文件，也可以写文件。 DataInputStream 和 DataOutStream有的方法，在RandomAccessFile中都存在。

Java基础----集合（Collection、Map）

Collection接口

1、集合下的类图

Collection接口下的类.png

List

2、ArrayList实现原理详解

1）概述

ArrayList是一个动态数组，其大小可变，且线程不安全。 ArrayList继承AbstractList抽象父类，实现了List接口（规定了List的操作规范）、RandomAccess（可随机访问）、Cloneable（可拷贝）、Serializable（可序列化）。

2）底层实现数据结构

ArrayList的底层是一个object数组，并且由trasient修饰。

/**transient关键字表示ArrayList底层数组不会参与序列化，而是使用writeObject方法进行序列化（即只复制数组中有值的位置，未赋值的位置不进行序列化，节约空间）**/
transient Object[] elementData;

3）源码分析

添加元素（add(E e)）:思路为添加元素后进行数组索引判断，若大于原始数组容量则进行扩容，否则直接添加。

public class ArrayList extends AbstractList
        implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    //默认初始化数组大小为10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    transient Object[] elementData;
    private int size;
    //添加元素
    public boolean add(E e) {
        //1、进行数组容量判断，若小于直接添加，若大于则扩容后添加
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //添加元素（该部分为导致线程不安全的一个因素，elementData[size++] = e可以拆分为size++和elementData[size] = e）
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //2、若elementData为默认的空数组，则取默认值和size+1的最大值
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        //Fail-Fast机制
        modCount++;
        //3、若大于数组elementData的长度则扩容，否则不做处理
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            //扩容
            grow(minCapacity);
    }
    //ArrayList进行扩容的方法。
    private void grow(int minCapacity) {
        //获取数组原来长度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新数组长度扩大为原来1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //若新数组容量小于添加元素都数组大小，则新数组大小直接取添加元素后数组大小
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 将旧数组复制到新数组中
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    //判断新数组容量
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
}

扩容（grow(int minCapacity)：先获取原始数组长度，并且左移即扩大为原来的1.5倍，之后进行扩容后数组容量的校验，最后调用Arrays.copyOf将旧数组元素复制到新数组中。

ArrayList中的fail-fast机制：我们知道 java.util.ArrayList 是线程不安全的，当发生线程不安全ArrayList将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。这一策略在源码中的实现是通过 modCount 域，modCount 顾名思义就是修改次数，对ArrayList 内容的修改都将增加这个值，那么在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的 expectedModCount。在迭代过程中，判断 modCount 跟 expectedModCount 是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了 ArrayList。

为什么扩容为原来的1.5倍？

通过google查找，发现1.5倍的扩容是最好的倍数。因为一次性扩容太大(例如2.5倍)可能会浪费更多的内存(1.5倍最多浪费33%，而2.5被最多会浪费60%，3.5倍则会浪费71%……)。但是一次性扩容太小，需要多次对数组重新分配内存，对性能消耗比较严重。所以1.5倍刚刚好，既能满足性能需求，也不会造成很大的内存消耗。

3、Vector原理详解

Vector 继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable接口，因而其具有队列、随机访问和克隆的功能。与ArrayList不同的是Vector是线程安全的。

部分代码解释

public class Vector
    extends AbstractList
    implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    //vector底层数组不加transient，序列化时会全部复制
    protected Object[] elementData;
    protected int capacityIncrement;
    //指定初始容量和扩容容量大小，capacityIncrement是每次Vector容量增加时的增量值
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement);
    //capacity是Vector的默认容量大小。当由于增加数据导致容量增加时，每次容量会增加为原来的一倍
    public Vector(int initialCapacity)
    //默认构造函数，初始容量大小为10
    public Vector() {
        this(10);
    }
}

4、ArrayList的优缺点：

ArrayList的优点：

a、ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，再加上它实现了RandomAccess接口，因此查找也就是get的时候非常快

b、ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便，只是往数组里面添加了一个元素而已。

ArrayList缺点：

a、删除元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能

b、插入元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能

因此，ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。

5、 ArrayList和Vector的区别

a、Vector是线程安全的，ArrayList是线程非安全的

b、Vector可以指定增长因子，如果该增长因子指定了，那么扩容的时候会每次新的数组大小会在原数组的大小基础上加上增长因子；如果不指定增长因子，那么就给原数组大小*2。

其次， ArrayList是线程非安全的，这很明显，因为ArrayList中所有的方法都不是同步的，在并发下一定会出现线程安全问题。那么我们想要使用ArrayList并且让它线程安全怎么办？一个方法是用Collections.synchronizedList方法把你的ArrayList变成一个线程安全的List，比如：

List synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
synchronizedList.add("aaa");
synchronizedList.add("bbb");
for (int i = 0; i < synchronizedList.size(); i++)
{
    System.out.println(synchronizedList.get(i));
}

Queue

LinkedList（双向链表）

1、概述

LinkedList与ArrayList一样实现List接口，只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现，LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList，而随机访问则比ArrayList逊色些。同时，LinkedList实现Queue接口，支持队列的先进先出操作。

Map

Map下的类图

Map.png

Java7/8 中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 全解析

Java7 HashMap

HashMap 是最简单的，一来我们非常熟悉，二来就是它不支持并发操作，所以源码也非常简单。

首先，我们用下面这张图来介绍 HashMap 的结构。

Java7 HashMap结构.png

大方向上，HashMap 里面是一个数组，然后数组中每个元素是一个单向链表。

上图中，每个绿色的实体是嵌套类 Entry 的实例，Entry 包含四个属性：key, value, hash 值和用于单向链表的 next。

capacity：当前数组容量，始终保持 2^n，可以扩容，扩容后数组大小为当前的 2 倍。

loadFactor：负载因子，默认为 0.75。

threshold：扩容的阈值，等于 capacity * loadFactor

put 过程分析

还是比较简单的，跟着代码走一遍吧。

public V put(K key, V value) {
    // 当插入第一个元素的时候，需要先初始化数组大小
    if (table == EMPTY_TABLE) {
        inflateTable(threshold);
    }
    // 如果 key 为 null，感兴趣的可以往里看，最终会将这个 entry 放到 table[0] 中
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    // 1. 求 key 的 hash 值
    int hash = hash(key);
    // 2. 找到对应的数组下标
    int i = indexFor(hash, table.length);
    // 3. 遍历一下对应下标处的链表，看是否有重复的 key 已经存在，
    //    如果有，直接覆盖，put 方法返回旧值就结束了
    for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }

    modCount++;
    // 4. 不存在重复的 key，将此 entry 添加到链表中，细节后面说
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

数组初始化

在第一个元素插入 HashMap 的时候做一次数组的初始化，就是先确定初始的数组大小，并计算数组扩容的阈值。

private void inflateTable(int toSize) {
    // 保证数组大小一定是 2 的 n 次方。
    // 比如这样初始化：new HashMap(20)，那么处理成初始数组大小是 32
    int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize);
    // 计算扩容阈值：capacity * loadFactor
    threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
    // 算是初始化数组吧
    table = new Entry[capacity];
    initHashSeedAsNeeded(capacity); //ignore
}

这里有一个将数组大小保持为 2 的 n 次方的做法，Java7 和 Java8 的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 都有相应的要求，只不过实现的代码稍微有些不同，后面再看到的时候就知道了。

计算具体数组位置

这个简单，我们自己也能 YY 一个：使用 key 的 hash 值对数组长度进行取模就可以了。

static int indexFor(int hash, int length) {
    // assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
    return hash & (length-1);
}

这个方法很简单，简单说就是取 hash 值的低 n 位。如在数组长度为 32 的时候，其实取的就是 key 的 hash 值的低 5 位，作为它在数组中的下标位置。

添加节点到链表中

找到数组下标后，会先进行 key 判重，如果没有重复，就准备将新值放入到链表的表头。

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    // 如果当前 HashMap 大小已经达到了阈值，并且新值要插入的数组位置已经有元素了，那么要扩容
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        // 扩容，后面会介绍一下
        resize(2 * table.length);
        // 扩容以后，重新计算 hash 值
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        // 重新计算扩容后的新的下标
        bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
    }
    // 往下看
    createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
// 这个很简单，其实就是将新值放到链表的表头，然后 size++
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    Entry e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}

这个方法的主要逻辑就是先判断是否需要扩容，需要的话先扩容，然后再将这个新的数据插入到扩容后的数组的相应位置处的链表的表头。

数组扩容

前面我们看到，在插入新值的时候，如果当前的 size 已经达到了阈值，并且要插入的数组位置上已经有元素，那么就会触发扩容，扩容后，数组大小为原来的 2 倍。

void resize(int newCapacity) {
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return;
    }
    // 新的数组
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    // 将原来数组中的值迁移到新的更大的数组中
    transfer(newTable, initHashSeedAsNeeded(newCapacity));
    table = newTable;
    threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1);
}

扩容就是用一个新的大数组替换原来的小数组，并将原来数组中的值迁移到新的数组中。

由于是双倍扩容，迁移过程中，会将原来 table[i] 中的链表的所有节点，分拆到新的数组的 newTable[i] 和 newTable[i + oldLength] 位置上。如原来数组长度是 16，那么扩容后，原来 table[0] 处的链表中的所有元素会被分配到新数组中 newTable[0] 和 newTable[16] 这两个位置。代码比较简单，这里就不展开了。

get 过程分析

相对于 put 过程，get 过程是非常简单的。

根据 key 计算 hash 值。
找到相应的数组下标：hash & (length - 1)。
遍历该数组位置处的链表，直到找到相等(==或equals)的 key。

public V get(Object key) {
    // 之前说过，key 为 null 的话，会被放到 table[0]，所以只要遍历下 table[0] 处的链表就可以了
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    // 
    Entry entry = getEntry(key);

    return null == entry ? null : entry.getValue();
}

getEntry(key):

final Entry getEntry(Object key) {
    if (size == 0) {
        return null;
    }

    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    // 确定数组下标，然后从头开始遍历链表，直到找到为止
    for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }
    return null;
}

Java7 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的，但是因为它支持并发操作，所以要复杂一些。

整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成，Segment 代表”部分“或”一段“的意思，所以很多地方都会将其描述为分段锁。注意，行文中，我很多地方用了“槽”来代表一个 segment。

简单理解就是，ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承 ReentrantLock 来进行加锁，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment，这样只要保证每个 Segment 是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。

Java7 ConcurrentHashMap结构.png

concurrencyLevel：并行级别、并发数、Segment 数，怎么翻译不重要，理解它。默认是 16，也就是说 ConcurrentHashMap 有 16 个 Segments，所以理论上，这个时候，最多可以同时支持 16 个线程并发写，只要它们的操作分别分布在不同的 Segment 上。这个值可以在初始化的时候设置为其他值，但是一旦初始化以后，它是不可以扩容的。

再具体到每个 Segment 内部，其实每个 Segment 很像之前介绍的 HashMap，不过它要保证线程安全，所以处理起来要麻烦些。

初始化

initialCapacity：初始容量，这个值指的是整个 ConcurrentHashMap 的初始容量，实际操作的时候需要平均分给每个 Segment。

loadFactor：负载因子，之前我们说了，Segment 数组不可以扩容，所以这个负载因子是给每个 Segment 内部使用的。

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
                         float loadFactor, int concurrencyLevel) {
    if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
        concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
    // Find power-of-two sizes best matching arguments
    int sshift = 0;
    int ssize = 1;
    // 计算并行级别 ssize，因为要保持并行级别是 2 的 n 次方
    while (ssize < concurrencyLevel) {
        ++sshift;
        ssize <<= 1;
    }
    // 我们这里先不要那么烧脑，用默认值，concurrencyLevel 为 16，sshift 为 4
    // 那么计算出 segmentShift 为 28，segmentMask 为 15，后面会用到这两个值
    this.segmentShift = 32 - sshift;
    this.segmentMask = ssize - 1;
  
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
  
    // initialCapacity 是设置整个 map 初始的大小，
    // 这里根据 initialCapacity 计算 Segment 数组中每个位置可以分到的大小
    // 如 initialCapacity 为 64，那么每个 Segment 或称之为"槽"可以分到 4 个
    int c = initialCapacity / ssize;
    if (c * ssize < initialCapacity)
        ++c;
    // 默认 MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY 是 2，这个值也是有讲究的，因为这样的话，对于具体的槽上，
    // 插入一个元素不至于扩容，插入第二个的时候才会扩容
    int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY; 
    while (cap < c)
        cap <<= 1;

    // 创建 Segment 数组，
    // 并创建数组的第一个元素 segment[0]
    Segment s0 =
        new Segment(loadFactor, (int)(cap * loadFactor),
                         (HashEntry[])new HashEntry[cap]);
    Segment[] ss = (Segment[])new Segment[ssize];
    // 往数组写入 segment[0]
    UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
    this.segments = ss;
}

初始化完成，我们得到了一个 Segment 数组。

我们就当是用 new ConcurrentHashMap() 无参构造函数进行初始化的，那么初始化完成后：

Segment 数组长度为 16，不可以扩容
Segment[i] 的默认大小为 2，负载因子是 0.75，得出初始阈值为 1.5，也就是以后插入第一个元素不会触发扩容，插入第二个会进行第一次扩容
这里初始化了 segment[0]，其他位置还是 null，至于为什么要初始化 segment[0]，后面的代码会介绍
当前 segmentShift 的值为 32 - 4 = 28，segmentMask 为 16 - 1 = 15，姑且把它们简单翻译为移位数和掩码，这两个值马上就会用到

put 过程分析

我们先看 put 的主流程，对于其中的一些关键细节操作，后面会进行详细介绍。

public V put(K key, V value) {
    Segment s;
    if (value == null)
        throw new NullPointerException();
    // 1. 计算 key 的 hash 值
    int hash = hash(key);
    // 2. 根据 hash 值找到 Segment 数组中的位置 j
    //    hash 是 32 位，无符号右移 segmentShift(28) 位，剩下高 4 位，
    //    然后和 segmentMask(15) 做一次与操作，也就是说 j 是 hash 值的高 4 位，也就是槽的数组下标
    int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
    // 刚刚说了，初始化的时候初始化了 segment[0]，但是其他位置还是 null，
    // ensureSegment(j) 对 segment[j] 进行初始化
    if ((s = (Segment)UNSAFE.getObject          // nonvolatile; recheck
         (segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) //  in ensureSegment
        s = ensureSegment(j);
    // 3. 插入新值到 槽 s 中
    return s.put(key, hash, value, false);
}

第一层皮很简单，根据 hash 值很快就能找到相应的 Segment，之后就是 Segment 内部的 put 操作了。

Segment 内部是由 数组+链表 组成的。

final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
    // 在往该 segment 写入前，需要先获取该 segment 的独占锁
    //    先看主流程，后面还会具体介绍这部分内容
    HashEntry node = tryLock() ? null :
        scanAndLockForPut(key, hash, value);
    V oldValue;
    try {
        // 这个是 segment 内部的数组
        HashEntry[] tab = table;
        // 再利用 hash 值，求应该放置的数组下标
        int index = (tab.length - 1) & hash;
        // first 是数组该位置处的链表的表头
        HashEntry first = entryAt(tab, index);
        
        // 下面这串 for 循环虽然很长，不过也很好理解，想想该位置没有任何元素和已经存在一个链表这两种情况
        for (HashEntry e = first;;) {
            if (e != null) {
                K k;
                if ((k = e.key) == key ||
                    (e.hash == hash && key.equals(k))) {
                    oldValue = e.value;
                    if (!onlyIfAbsent) {
                        // 覆盖旧值
                        e.value = value;
                        ++modCount;
                    }
                    break;
                }
                // 继续顺着链表走
                e = e.next;
            }
            else {
                // node 到底是不是 null，这个要看获取锁的过程，不过和这里都没有关系。
                // 如果不为 null，那就直接将它设置为链表表头；如果是null，初始化并设置为链表表头。
                if (node != null)
                    node.setNext(first);
                else
                    node = new HashEntry(hash, key, value, first);
                
                int c = count + 1;
                // 如果超过了该 segment 的阈值，这个 segment 需要扩容
                if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
                    rehash(node); // 扩容后面也会具体分析
                else
                    // 没有达到阈值，将 node 放到数组 tab 的 index 位置，
                    // 其实就是将新的节点设置成原链表的表头
                    setEntryAt(tab, index, node);
                ++modCount;
                count = c;
                oldValue = null;
                break;
            }
        }
    } finally {
        // 解锁
        unlock();
    }
    return oldValue;
}

整体流程还是比较简单的，由于有独占锁的保护，所以 segment 内部的操作并不复杂。至于这里面的并发问题，我们稍后再进行介绍。

到这里 put 操作就结束了，接下来，我们说一说其中几步关键的操作。

初始化槽: ensureSegment

ConcurrentHashMap 初始化的时候会初始化第一个槽 segment[0]，对于其他槽来说，在插入第一个值的时候进行初始化。

这里需要考虑并发，因为很可能会有多个线程同时进来初始化同一个槽 segment[k]，不过只要有一个成功了就可以。

private Segment ensureSegment(int k) {
    final Segment[] ss = this.segments;
    long u = (k << SSHIFT) + SBASE; // raw offset
    Segment seg;
    if ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u)) == null) {
        // 这里看到为什么之前要初始化 segment[0] 了，
        // 使用当前 segment[0] 处的数组长度和负载因子来初始化 segment[k]
        // 为什么要用“当前”，因为 segment[0] 可能早就扩容过了
        Segment proto = ss[0];
        int cap = proto.table.length;
        float lf = proto.loadFactor;
        int threshold = (int)(cap * lf);
        
        // 初始化 segment[k] 内部的数组
        HashEntry[] tab = (HashEntry[])new HashEntry[cap];
        if ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
            == null) { // 再次检查一遍该槽是否被其他线程初始化了。
          
            Segment s = new Segment(lf, threshold, tab);
            // 使用 while 循环，内部用 CAS，当前线程成功设值或其他线程成功设值后，退出
            while ((seg = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
                   == null) {
                if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
                    break;
            }
        }
    }
    return seg;
}

总的来说，ensureSegment(int k) 比较简单，对于并发操作使用 CAS 进行控制。

我没搞懂这里为什么要搞一个 while 循环，CAS 失败不就代表有其他线程成功了吗，为什么要再进行判断？

感谢评论区的李子木，如果当前线程 CAS 失败，这里的 while 循环是为了将 seg 赋值返回。

获取写入锁: scanAndLockForPut

前面我们看到，在往某个 segment 中 put 的时候，首先会调用 node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value)，也就是说先进行一次 tryLock() 快速获取该 segment 的独占锁，如果失败，那么进入到 scanAndLockForPut 这个方法来获取锁。

下面我们来具体分析这个方法中是怎么控制加锁的。

private HashEntry scanAndLockForPut(K key, int hash, V value) {
    HashEntry first = entryForHash(this, hash);
    HashEntry e = first;
    HashEntry node = null;
    int retries = -1; // negative while locating node
    
    // 循环获取锁
    while (!tryLock()) {
        HashEntry f; // to recheck first below
        if (retries < 0) {
            if (e == null) {
                if (node == null) // speculatively create node
                    // 进到这里说明数组该位置的链表是空的，没有任何元素
                    // 当然，进到这里的另一个原因是 tryLock() 失败，所以该槽存在并发，不一定是该位置
                    node = new HashEntry(hash, key, value, null);
                retries = 0;
            }
            else if (key.equals(e.key))
                retries = 0;
            else
                // 顺着链表往下走
                e = e.next;
        }
        // 重试次数如果超过 MAX_SCAN_RETRIES（单核1多核64），那么不抢了，进入到阻塞队列等待锁
        //    lock() 是阻塞方法，直到获取锁后返回
        else if (++retries > MAX_SCAN_RETRIES) {
            lock();
            break;
        }
        else if ((retries & 1) == 0 &&
                 // 这个时候是有大问题了，那就是有新的元素进到了链表，成为了新的表头
                 //     所以这边的策略是，相当于重新走一遍这个 scanAndLockForPut 方法
                 (f = entryForHash(this, hash)) != first) {
            e = first = f; // re-traverse if entry changed
            retries = -1;
        }
    }
    return node;
}

这个方法有两个出口，一个是 tryLock() 成功了，循环终止，另一个就是重试次数超过了 MAX_SCAN_RETRIES，进到 lock() 方法，此方法会阻塞等待，直到成功拿到独占锁。

这个方法就是看似复杂，但是其实就是做了一件事，那就是获取该 segment 的独占锁，如果需要的话顺便实例化了一下 node。

扩容: rehash

重复一下，segment 数组不能扩容，扩容是 segment 数组某个位置内部的数组 HashEntry[] 进行扩容，扩容后，容量为原来的 2 倍。

首先，我们要回顾一下触发扩容的地方，put 的时候，如果判断该值的插入会导致该 segment 的元素个数超过阈值，那么先进行扩容，再插值，读者这个时候可以回去 put 方法看一眼。

该方法不需要考虑并发，因为到这里的时候，是持有该 segment 的独占锁的。

// 方法参数上的 node 是这次扩容后，需要添加到新的数组中的数据。
private void rehash(HashEntry node) {
    HashEntry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    // 2 倍
    int newCapacity = oldCapacity << 1;
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
    // 创建新数组
    HashEntry[] newTable =
        (HashEntry[]) new HashEntry[newCapacity];
    // 新的掩码，如从 16 扩容到 32，那么 sizeMask 为 31，对应二进制 ‘000...00011111’
    int sizeMask = newCapacity - 1;
    
    // 遍历原数组，老套路，将原数组位置 i 处的链表拆分到 新数组位置 i 和 i+oldCap 两个位置
    for (int i = 0; i < oldCapacity ; i++) {
        // e 是链表的第一个元素
        HashEntry e = oldTable[i];
        if (e != null) {
            HashEntry next = e.next;
            // 计算应该放置在新数组中的位置，
            // 假设原数组长度为 16，e 在 oldTable[3] 处，那么 idx 只可能是 3 或者是 3 + 16 = 19
            int idx = e.hash & sizeMask;
            if (next == null)   // 该位置处只有一个元素，那比较好办
                newTable[idx] = e;
            else { // Reuse consecutive sequence at same slot
                // e 是链表表头
                HashEntry lastRun = e;
                // idx 是当前链表的头结点 e 的新位置
                int lastIdx = idx;

                // 下面这个 for 循环会找到一个 lastRun 节点，这个节点之后的所有元素是将要放到一起的
                for (HashEntry last = next;
                     last != null;
                     last = last.next) {
                    int k = last.hash & sizeMask;
                    if (k != lastIdx) {
                        lastIdx = k;
                        lastRun = last;
                    }
                }
                // 将 lastRun 及其之后的所有节点组成的这个链表放到 lastIdx 这个位置
                newTable[lastIdx] = lastRun;
                // 下面的操作是处理 lastRun 之前的节点，
                //    这些节点可能分配在另一个链表中，也可能分配到上面的那个链表中
                for (HashEntry p = e; p != lastRun; p = p.next) {
                    V v = p.value;
                    int h = p.hash;
                    int k = h & sizeMask;
                    HashEntry n = newTable[k];
                    newTable[k] = new HashEntry(h, p.key, v, n);
                }
            }
        }
    }
    // 将新来的 node 放到新数组中刚刚的 两个链表之一 的 头部
    int nodeIndex = node.hash & sizeMask; // add the new node
    node.setNext(newTable[nodeIndex]);
    newTable[nodeIndex] = node;
    table = newTable;
}

这里的扩容比之前的 HashMap 要复杂一些，代码难懂一点。上面有两个挨着的 for 循环，第一个 for 有什么用呢？

仔细一看发现，如果没有第一个 for 循环，也是可以工作的，但是，这个 for 循环下来，如果 lastRun 的后面还有比较多的节点，那么这次就是值得的。因为我们只需要克隆 lastRun 前面的节点，后面的一串节点跟着 lastRun 走就是了，不需要做任何操作。

我觉得 Doug Lea 的这个想法也是挺有意思的，不过比较坏的情况就是每次 lastRun 都是链表的最后一个元素或者很靠后的元素，那么这次遍历就有点浪费了。不过 Doug Lea 也说了，根据统计，如果使用默认的阈值，大约只有 1/6 的节点需要克隆。

get 过程分析

相对于 put 来说，get 真的不要太简单。

计算 hash 值，找到 segment 数组中的具体位置，或我们前面用的“槽”
槽中也是一个数组，根据 hash 找到数组中具体的位置
到这里是链表了，顺着链表进行查找即可

public V get(Object key) {
    Segment s; // manually integrate access methods to reduce overhead
    HashEntry[] tab;
    // 1. hash 值
    int h = hash(key);
    long u = (((h >>> segmentShift) & segmentMask) << SSHIFT) + SBASE;
    // 2. 根据 hash 找到对应的 segment
    if ((s = (Segment)UNSAFE.getObjectVolatile(segments, u)) != null &&
        (tab = s.table) != null) {
        // 3. 找到segment 内部数组相应位置的链表，遍历
        for (HashEntry e = (HashEntry) UNSAFE.getObjectVolatile
                 (tab, ((long)(((tab.length - 1) & h)) << TSHIFT) + TBASE);
             e != null; e = e.next) {
            K k;
            if ((k = e.key) == key || (e.hash == h && key.equals(k)))
                return e.value;
        }
    }
    return null;
}

并发问题分析

现在我们已经说完了 put 过程和 get 过程，我们可以看到 get 过程中是没有加锁的，那自然我们就需要去考虑并发问题。

添加节点的操作 put 和删除节点的操作 remove 都是要加 segment 上的独占锁的，所以它们之间自然不会有问题，我们需要考虑的问题就是 get 的时候在同一个 segment 中发生了 put 或 remove 操作。

put 操作的线程安全性。
1. 初始化槽，这个我们之前就说过了，使用了 CAS 来初始化 Segment 中的数组。
2. 添加节点到链表的操作是插入到表头的，所以，如果这个时候 get 操作在链表遍历的过程已经到了中间，是不会影响的。当然，另一个并发问题就是 get 操作在 put 之后，需要保证刚刚插入表头的节点被读取，这个依赖于 setEntryAt 方法中使用的 UNSAFE.putOrderedObject。
3. 扩容。扩容是新创建了数组，然后进行迁移数据，最后面将 newTable 设置给属性 table。所以，如果 get 操作此时也在进行，那么也没关系，如果 get 先行，那么就是在旧的 table 上做查询操作；而 put 先行，那么 put 操作的可见性保证就是 table 使用了 volatile 关键字。
remove 操作的线程安全性。

remove 操作我们没有分析源码，所以这里说的读者感兴趣的话还是需要到源码中去求实一下的。

get 操作需要遍历链表，但是 remove 操作会"破坏"链表。

如果 remove 破坏的节点 get 操作已经过去了，那么这里不存在任何问题。

如果 remove 先破坏了一个节点，分两种情况考虑。 1、如果此节点是头结点，那么需要将头结点的 next 设置为数组该位置的元素，table 虽然使用了 volatile 修饰，但是 volatile 并不能提供数组内部操作的可见性保证，所以源码中使用了 UNSAFE 来操作数组，请看方法 setEntryAt。2、如果要删除的节点不是头结点，它会将要删除节点的后继节点接到前驱节点中，这里的并发保证就是 next 属性是 volatile 的。

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Java基础----集合（Collection、Map）

Collection接口

List

Queue

LinkedList（双向链表）

Map

Map下的类图

Java7/8 中的 HashMap 和 ConcurrentHashMap 全解析

Java7 HashMap

put 过程分析

数组初始化

计算具体数组位置

添加节点到链表中

数组扩容

get 过程分析

Java7 ConcurrentHashMap

初始化

put 过程分析

初始化槽: ensureSegment