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Java集合

1.谈谈List,Set,Map的区别？

List中存储的数据是有顺序的，并且值允许重复；Map中存 储 的数据是无序的，它的键是不允许重复的，但是值是允 许重 复的；Set中存储的数据是无顺序的，并且不允许重 复，但 元素在集合中的位置是由元素的hashcode决定，即 位置是固 定的（Set集合是根据hashcode来进行数据存储 的，所以位置 是固定的，但是这个位置不是用户可以控制 的，所以对于用 户来说set中的元素还是无序的）

2.谈谈ArrayList和LinkedList的区别？

1. ArrayList是基于数组的数据结构，LinkedList是基于链 表的 数据结构。
2. ArrayList适用于查询操作，LinkedList适用于插入和删 除操 作。

3.请说一下HashMap与HashTable的区别

HashMap和Hashtable的比较是Java面试中的常见问题， 用来 考验程序员是否能够正确使用集合类以及是否可以随机应 变使用多种思路解决问题。HashMap的工作原理、 ArrayList与Vector的比较以及这个问题是有关Java 集合框架的 最经典的问题。Hashtable是个过时的集合类，存在于Java API 中很久了。在Java 4中被重写了，实现了Map接口，所以自此以后也成了Java集合框架中的一部分。 Hashtable和HashMap在Java面试中相当容易被问到，甚至成为 了集合框架面试题中最常被考的问题，所以在参加任何 Java面试之前，都不要忘了准备这一题。 1父类不同 第一个不同主要是历史原因。Hashtable是基于陈旧的 Dictionary类的，HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个 实现。 public class HashMap<K, V> extendsAbstractMap<K, V> implements Cloneable, Serializable {...} public class Hashtable<K, V> extends Dictionary<K, V> implementsMap<K,V>,Cloneable, Serializable {...} 而HashMap继承的抽象类AbstractMap实现了Map接口： public abstract class AbstractMap<K, V> implements Map<K, V> {...} 2 线程安全不一样 Hashtable 中的方法是同步的，而HashMap中的方法在默 认情况下是非同步的。在多线程并发的环境下，可以直接 使用Hashtable，但是要使用HashMap的话就要自己增加 同步处理了。 3允不允许null值 Hashtable中，key和value都不允许出现null值，否则 会抛 出NullPointerException异常。而在HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一 个； 可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回 null值时，即可以表示 HashMap中没有该键,也可以表示该键所对应的值为null。因此，在HashMap 中 不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个 键， 而应该用containsKey()方法来判断。 4遍历方式的内部实现上不同 Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因， Hashtable还使用了Enumeration的方式 。 5哈希值的使用不同 HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计 算hash值。 6 内部实现方式的数组的初始大小和扩容的方式不一样 HashTable中的hash数组初始大小是11，增加的方式是 old*2+1。HashMap中hash数组的默认大小是16， 而且 一定是2的指数。

4.谈一谈ArrayList的扩容机制？

学习目标：

• 初始化时元素个数是多少
• 如何扩容

先来看看构造方法 无参数构造方法

/**
* Constructs an empty list with an
initial capacity of ten.
*/
public ArrayList()
{ this.elementData
=
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

这是无参数的构造方法，是对elementData（元素的数 组）进行赋值DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA （空数组,我们暂时叫做默认空数组），明明是空数组，但 是注释确实创建容量是10。好吧继续往下看。

再来看带参数的构造方法

public ArrayList(int initialCapacity) { if
(initialCapacity > 0) {
//如果initialCapacity>0，创建
initialCapacity个元素的数组
this.elementData = new
Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
//等于0时，创建空数组
this.elementData =
EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
//否则直接抛出异常
throw new
IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}

再看另一个构造方法

public ArrayList(Collection<? extends E>
c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0)
{
// c.toArray might (incorrectly)
not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() !=
Object[].class)
elementData =
Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array. this.elementData =
EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}

就是直接将集合转为数组赋值给elementData，同时对 size赋值，并且如果size不等于0时，c.toArray might (incorrectly)notreturn Object[](see 6260652)。我也是一脸懵 逼。等于0时，直接赋值空的数组。

我们接着看add方法，先看一个参数的

public boolean add(E e)
{ ensureCapacityInternal(size + 1);//
Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}

就是ensureCapacityInternal(size +1) 并且将e添加到 size++的位置，我们来看ensureCapacityInternal(size + 1) 方法。

private void ensureCapacityInternal(int
minCapacity) {
if (elementData ==
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity =
Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

看这里

if (elementData ==
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity =
Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}

还记得空参数的构造方法吗？DEFAULT_CAPACITY = 10。也就 是当空参数时创建ArrayList时，minCapacity与 DEFAULT_CAPACITY的最大值，显然创建无参数构造方法时 minCapacity = 0.这时结果 = 10，然后看 ensureExplicitCapacity(minCapacity)

private void ensureExplicitCapacity(int
minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length
> 0)
grow(minCapacity);
}

显然调用无参数构造方法时minCapacity - elementData.length>0是成立的，我们再看 grow(minCapacity)

private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length; int
newCapacity = oldCapacity +
(oldCapacity >> 1);
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:
elementData =
Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

oldCapacity是元素个数newCapacity是 oldCapacity+oldCapacity/2,即oldCapacity的1.5倍。当 1.5倍的元素个数小于minCapacity时newCapacity = minCapacity。显然创建无参数ArrayList就是这种情况，这就解决了开头的第一个问题。调用无参数构造方法创建的是10个元素的长度。 我们再看当1.5倍元素个数大于 MAX_ARRAY_SIZE时 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

private static int hugeCapacity(int
minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)
?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}

到这里我们可以总结一下了： 无参构造方法调用add之后创建的是10个长度的数组。有参 数则直接创建指定长度的数组。扩容时，小于 MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8一次扩容1.5 倍，超 过则直接Integer.MAX_VALUE。

5.HashMap 的实现原理？

HashMap 实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数 组和链表的结合体。它是基于哈希表的 Map 接口的非同 步实现。

• 数组：存储区间连续，占用内存严重，寻址容易，插入 删除困难；
• 链表：存储区间离散，占用内存比较宽松，寻址困难， 插 入删除容易；
• Hashmap 综合应用了这两种数据结构，实现了寻址容 易，插入删除也容易。

例如我们以下图为例，看一下 HashMap的内部存储结 构：

关于 HashMap 的存取过程，可参照下图：

①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null，否则执行 resize()进行扩容； ②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果 table[i]==null，直接新建节点添加，转向⑥，如果 table[i]不为空，转向③； ③.判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖 value，否则转向④，这里的相同指的是hashCode以及 equals； ④.判断table[i] 是否为treeNode，即table[i] 是否是红黑树， 如果是红黑树，则直接在树中插入键值对，否则转向 ⑤； ⑤.遍历table[i]，判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转 换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入 操作；遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可； ⑥.插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大 容量threshold，如果超过，进行扩容。

6.请简述 LinkedHashMap 的工作原理和使用方式？

7.谈谈对于ConcurrentHashMap的理解?

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