每日面试题打卡（容器篇）——Day9

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ArrayList的扩容机制

ArrayList有三个构造函数。默认的无参构造函数会返回一个空的数组。带初始容量的构造参数，返回对应长度的数组，如果参数值为0则返回空数组。包含特定集合元素的构造函数，将传入的集合转换为数组，通过Arrays.copyOf方法把集合中的元素拷贝到elementData中。

我们以无参构造函数构造的ArrayList为例。

扩容操作开始于向集合中添加元素，对应着ArrayList中的两个方法：add(E e)和add(int index, E element)方法，可以看出一个是默认的尾插，一个是指定位置插入。这两个方法的共同点就是都调用了ensureCapacityInternal(size + 1)，这也是扩容操作的入口，这个方法会调用calculateCapacity方法，这个方法首先会判断当前数组是否为默认的空数组，如果是的话返回默认容量和minCapacity的最大值，否则返回minCapacity。然后会继续进入另一个方法，首先会将modCount+1（这里对应Java的fail-fast机制，下面会说），然后会判断数组容量和当前数组长度的大小，如果修改后的数组容量更大的话就需要扩容操作，扩容操作的核心方法是grow方法，下面针对三种情况进行解析：

1. 当前数组是由默认构造方法生成的空数组并且第一次添加数据。此时minCapacity等于默认的容量（10）那么根据下面逻辑可以看到最后数组的容量会从0扩容成10。而后的数组扩容才是按照当前容量的1.5倍进行扩容；
2. 当前数组是由自定义初始容量构造方法创建并且指定初始容量为0。此时minCapacity等于1那么根据下面逻辑可以看到最后数组的容量会从0变成1。这边可以看到一个严重的问题，一旦我们执行了初始容量为0，那么根据下面的算法前四次扩容每次都 +1，在第5次添加数据进行扩容的时候才是按照当前容量的1.5倍进行扩容。
3. 当扩容量（newCapacity）大于ArrayList数组定义的最大值后会调用hugeCapacity来进行判断。如果minCapacity已经大于Integer的最大值（溢出为负数）那么抛出OutOfMemoryError（内存溢出）否则的话根据与MAX_ARRAY_SIZE的比较情况确定是返回Integer最大值还是MAX_ARRAY_SIZE。这边也可以看到ArrayList允许的最大容量就是Integer的最大值（-2的31次方~2的31次方减1）。

fail-fast机制：fail-fast机制其实是Java的一种错误检测机制，当多个线程涉及到对集合结构上的修改时，就可能会触发fail-fast机制。比如说现在有两个线程A和B，A使用iterator遍历集合中的元素，在线程A遍历中的某个时刻，线程B移除了集合中的某个元素，此时就会抛出ConcurrentModificationException，也就是并发修改异常。在遍历集合的过程中，会直接访问集合中的内容并且维护一个modCount遍历，当对集合进行修改操作时，肯定会修改modCount的值，每当迭代器遍历一个元素时，都会检测当前的modCount是不是expectedmodCount，如果是则继续遍历，如果不是则抛出并发修改异常。

Queue与Deque的区别

Queue扩展了Collection接口，它是单端队列，只能从一端插入元素一端移除元素，符合FIFO的原则。

Deque扩展了Queue接口，它是双端队列，两端都可以插入和移除元素，所以Deque也可以模拟栈。

ArrayDeque与LinkedList的区别

首先它们都实现了Deque接口，所以都具备双端队列的能力。那么它们有什么区别呢？

• 从底层数据结构来看，ArrayDeque底层是通过可变长的数组和双指针实现的，而LinkedList则是通过双链表实现的。
• ArrayDeque不支持存储NULL数据，而LinkedList支持
• ArrayDeque在容量不足时会有扩容机制，一般是扩容到原来的两倍，而LinkedList没有扩容机制。

说一说PriorityQueue

PriorityQueue是JDK1.5被引入的，它与其它队列的区别是它是根据优先级来排序的，即总是优先级高的FIFO。

• PriorityQueue利用二叉堆的数据结构来实现的，底层使可变长的数组来存储数据
• PriorityQueue通过上浮和下沉的方式，实现了O(logn)的时间复杂度插入和删除堆顶元素
• PriorityQueue是非线程安全的
• PriorityQueue默认是小顶堆，它的构造函数可以接收一个Comparator作为参数，可以自定义队列的优先级

BlockingQueue是什么？

这个题严格意义上来说，更贴近于多线程的面试题，后面到多线程时还会再次收录这个题。

阻塞队列是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作支持阻塞的插入和移除方法。

1. 支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，知道队列不满
2. 支持阻塞的移除方法：意思是当队列空时，获取元素的线程会等待队列变为非空

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是向队列里添加元素的线程，消费者是从队列里取元素的线程。阻塞队列就是生产者用来存放元素、消费者用来获取元素的容器。

我们都知道，当队列不可用时，Queue提供了两种处理方式：返回特殊值和抛出异常。在阻塞队列不可用时，BlockingQueue提供了四种处理方式：抛出异常、返回特殊值、一直阻塞、超时退出。

在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别？

在队列不可用时，Queue提供了两种处理方式：返回特殊值和抛出异常。

我们梳理一下返回特殊值的方法：add()、remove()、element()。

再梳理一下抛出异常的方法：offer()、pop()、peek()。

所以如果没有元素时，remove方法会返回null，而poll方法会抛出NoSuchElementException

下期预告

Map接口之前的先告一段落啦，后几天会集中更新Map的面试题（HashMap可是重头戏）！！

另外博主最近在复习MySQL，可能会整理出一些干货知识，感兴趣的朋友可以关注一波。

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