Java面试常见问题——Java 中常见集合

た入场券 2022-05-22 06:54 259阅读 0赞

Java 中常见集合

集合这方面的考察相当多，这部分是面试中必考的知识点。

01. 说说常见的集合有哪些吧？

答：

Map 接口和 Collection 接口是所有集合框架的父接口：

1. Collection 接口的子接口包括：Set 接口和 List 接口；

2. Map 接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 以及 Properties 等；

3. Set 接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet 等；

4. List 接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack 以及 Vector 等。

02. HashMap 和 Hashtable 的区别有哪些？（必问）

答：

1.  HashMap 没有考虑同步，是线程不安全的；Hashtable 使用了 synchronized 关键字，是线程安全的；
2.  前者允许 null 作为 Key；后者不允许 null 作为 Key。

03. HashMap 的底层实现你知道吗？

答：

在 Java8 之前，其底层实现是数组 + 链表实现，Java8 使用了数组 + 链表 + 红黑树实现。此时你可以简单的在纸上画图分析：

04. ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别？ （必问）

答：

ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。

HashMap 没有考虑同步，hashtable 考虑了同步的问题。但是 hashtable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。

ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap 将 hash 表分为 16 个桶（默认值），诸如 get,put,remove 等常用操作只锁当前需要用到的桶。

面试官：ConcurrentHashMap 的具体实现知道吗？

答：

1.  该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment；前者用来封装映射表的键值对，后者用来充当锁的角色；
2.  Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock，每个 Segment 守护一个 HashEntry 数组里得元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment 锁。

05. HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方？

答：

1.  通过将 Key 的 hash 值与 length-1 进行 & 运算，实现了当前 Key 的定位，2 的幂次方可以减少冲突（碰撞）的次数，提高 HashMap 查询效率；
2.  如果 length 为 2 的次幂  则 length-1 转化为二进制必定是 11111……的形式，在于 h 的二进制与操作效率会非常的快，而且空间不浪费；
3.  如果 length 不是 2 的次幂，比如 length 为 15，则 length-1 为 14，对应的二进制为 1110，在于 h 与操作，最后一位都为 0，而 0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101 这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大。
    
    更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！这样就会造成空间的浪费。

06. List 和 Set 的区别是啥？

答：List 元素是有序的，可以重复；Set 元素是无序的，不可以重复。

07. List、Set 和 Map 的初始容量和加载因子

答：

1. List

*  ArrayList 的初始容量是 10；加载因子为 0.5； 扩容增量：原容量的 0.5 倍 +1；一次扩容后长度为 16。
 *  Vector 初始容量为 10，加载因子是 1。扩容增量：原容量的 1 倍，如 Vector 的容量为 10，一次扩容后是容量为 20。

2. Set

HashSet，初始容量为 16，加载因子为 0.75； 扩容增量：原容量的 1 倍； 如 HashSet 的容量为 16，一次扩容后容量为 32

3. Map

HashMap，初始容量 16，加载因子为 0.75； 扩容增量：原容量的 1 倍； 如 HashMap 的容量为 16，一次扩容后容量为 32

08. Comparable 接口和 Comparator 接口有什么区别？

答：

1.  前者简单，但是如果需要重新定义比较类型时，需要修改源代码。
2.  后者不需要修改源代码，自定义一个比较器，实现自定义的比较方法。

09. Java 集合的快速失败机制 “fail-fast”

答：

它是 java 集合的一种错误检测机制，当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生 fail-fast 机制。

例如 ：假设存在两个线程（线程 1、线程 2），线程 1 通过 Iterator 在遍历集合 A 中的元素，在某个时候线程 2 修改了集合 A 的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生 fail-fast 机制。

原因： 迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变 modCount 的值。

每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

解决办法：

1.  在遍历过程中，所有涉及到改变 modCount 值得地方全部加上 synchronized；
2.  使用 CopyOnWriteArrayList 来替换 ArrayList。