2、Java集合高频面试题

1、说一说集合类的体系结构

我们常见的集合主要有两大类，分别是单列集合和双列集合

1. 单列集合的顶级接口是Collection，它下面有两个主要的子接口分别是List和Set

   List的特点是元素有序的，可以重复的；Set的特点是元素无序的，不可重复的

   List下我们常用的类有ArrayList、LinkedList等，Set下我们常用的类有HashSet、LinkedHashSet、TreeSet等

2. 双列集合的顶级接口是Map，它的特点是每个元素都有键和值两部分组成，而且键不能重复

   Map接口下我们常用的类有：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap等

2、聊聊集合类的底层数据结构

集合主要分为双列集合和双列集合

1. 双列集合都是Map的实现类，主要有HashMap、LinkedHashMap和TreeMap

   • HashMap： JDK1.8之前是由数组+链表组成的，JDK1.8之后，为了提升效率，在当链表的长度>8，并且数组长度>=64的时候，链表就会转换为红黑树
   • LinkedHashMap：继承自HashMap，在HashMap的基础上增加了一条双向链表，来保持键值对的插入顺序。
   • TreeMap：底层是红黑树

2. 单列集合主要是List和Set

   List有ArrayList和LinkedList，ArrayList底层是数组，查询快，增删慢；LinkedList底层是双向链表，查询慢，增删快

   Set有HashSet、LinkedHashSet和TreeSet，它的实现原理和对应的Map是一样的，底层都是用的对应Map的key实现

3、ArrayList和LinkedList的区别

ArrayList和LinkedList都是Java中的单列结合，都是有序的，可重复的

不同点有下面几个：

1. 底层数据结构不同：ArrayList 底层是动态数组，而LinkedList底层是双向链表
2. 使用场景不同：ArrayList查询快，增删慢，适合查询场景；LinkedList查询慢，增删快，适合频繁修改的场景
3. 占用内存空间不同：LinkedList比ArrayList更占内存，这是因为它的每个节点除了存储数据，还存储了前后节点的引用两个引用

4、HashMap和HashTable区别

HashMap和HashTable都是Map的子类，都可以存储键值对的数据，区别点在于HashTable是线程安全，HashMap则不是

HashTable的线程安全是通过底层在每个方法上添加synchronized 实现的，因此它的效率要比HashMap低

HashTable在我们公司中已经不再使用，我对它的了解也不是特别多，我们公司一般都是采用的HashMap

如果碰到需要线程安全的场景，我们则会使用ConcurrentHashMap，而不用HashTable，所以我对它的了解也就这些

5、HashMap的底层原理

HashMap底层数据结构是哈希表，哈希表在JDK1.8之前是数组+链表实现，在JDK1.8之后是数组+链表+红黑树实现的

下面我以map中存储对象的流程给您说一下它的实现原理把

1. 当我们创建一个HashMap的时候，JDK就会在内存中创建一个长度为16的数组

2. 当我们调用put方法像HashMap中保存一个元素的时候，它会先调用key的hashCode方法计算出key的hash值

   然后使用得到hash值对数组长度取余，找出当前对象的元素在数组中的位置

3. 接下来，它会判断算出的位置上是否有元素，如果没有，就会将此元素直接存储到当前位置上

   如果算出的位置上有元素或者是有链表，它会再调用key的equals方法跟存在元素的key做比较

   如果有一个比较得到的结果为true，则会进行值的覆盖，如果都为false，则会将元素追加在链表的末尾

当然，为了降低Hash冲突和链表长度，HashMap还做了一些优化

1. 当元素的数量超过数组大小与加载因子的乘积的时候，就会执行扩容，扩容为原来的2倍，并将原来数组中的键重新进行hash运算，然后分配到新数组中

2. 当链表的长度>8，并且数组长度>=64的时候，链表就会转换为红黑树，当红黑树结点数小于6时将再次转回为链表。

6、HashMap是怎么解决哈希冲突的

​ 首先，HashMap的底层有一个数组，它在保存元素的时候，会对元素的key进行hash运算，得到hash值，然后再使用hash值对数组长度取余，得到元素在数组中的位置，这样的话，不同的元素计算完毕之后，就可能会被分配到数组中的同一个位置上，这就是所谓的哈希冲突。

​ 解决hash冲突最常用的方式有链表法和开放地址法，而HashMap就是采用了链表法。具体做法就是当哈希冲突出现之后，HashMap会在发生冲突的位置上创建一个链表来保存元素，当然在JDK1.8之后，又对此做出了改进，那就是当链表的长度>8，并且数组长度>=64的时候，链表就会转换为红黑树，使得效率更高。

7、HashMap的扩容机制是怎样的

​ HashMap的扩容机制是指当HashMap中的元素个数超过数组长度乘以负载因子时，就会重新分配一个更大的数组，并将原来的元素重新计算哈希值并插入到新的数组中。

​ 在JDK1.8中，底层是调用resize方法实现扩容的，它的默认做法是：当元素个数超过数组长度的0.75倍时触发扩容，每次扩容的时候，都是扩容为原来的2倍， 扩展后Node对象的位置要么在原位置，要么移动到原偏移量两倍的位置。

8、为何HashMap的数组长度一定是2的次幂？

1. 计算索引时效率更高：如果是 2 的 n 次幂可以使用位与运算代替取模
2. 扩容时重新计算索引效率更高： hash & oldCap == 0 的元素留在原来位置 ，否则新位置 = 旧位置 + oldCap
3. 为了能让 HashMap 存数据和取数据的效率高，尽可能地减少 hash 值的碰撞，也就是说尽量把数据能均匀的分配，每个链表或者红黑树长度尽量相等。我们首先可能会想到%取模的操作来实现。

9、说一下HashSet的实现原理？

​ HashSet是基于HashMap实现的，HashSet的值存放于HashMap的key上，HashMap的value统一为present，因此 HashSet的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成，由于HashMap的键是不能重复的，所有HashSet 不允许重复的值。

10、HashSet如何检查重复？

​ HashSet是一个不允许存储重复元素的集合，它通过哈希表来实现。在HashSet中，每个元素都是唯一的，如果尝试添加一个已经存在的元素，HashSet会拒绝并保留原有的元素。

​ 具体做法是在向HashSet中保存元素的时候，会先计算该元素的哈希值，然后确定这元素在数组中的位置，如果该位置上没有元素，则保存成功，如果有元素，则调用equals方法去跟存在的每个值进行比较，表较结果有一个相等，则直接丢弃；不相等，就会被挂在老元素的后面。