「实实在在面试」—List和Map集合面试合集【含讲解视频】

什么是数组

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数组（Array）是一种线性表数据结构。它用一组连续的内存空间，来存储一组具有相同类型的数据。

特点：

1. 线性表 物理内存上连续还是逻辑上连续的数据结构都称之为线性表
2. 连续的内存空间和相同类型的数据

优点：

1. 按照下标访问快「随机访问」（直接访问 任意访问） 假如：每个元素占据长度 为 3，第一个元素开始地址编号为 10 那么只要知道下标 就可以快速计算出来运算的地址 第三个元素位置为：10+2*3 =16

缺点：

1. 数据插入 需要扩容和挪动元素
2. 删除元素 也需要挪动元素

什么是链表

链表通过指针将一组零散的内存块串联在一起的线性数据结构，把内存块称为链表的“结点”。为了将所有的结点串起来，每个链表的结点除了存储数据之外，还需要记录链上的下一个结点的地址，记录下个结点地址的指针叫作后继指针 next。

如下图所示：

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特点：

1. 线性表 通过“指针”将一组零散的内存块串联

优点：

1. 增删快 不需要元素搬移

缺点：

1. 查询慢 需要通过前结点 获取后结点的地址

其他链表：

1. 循环链表

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1. 双向链表 插入 删除更加高效 查询可以双向遍历

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ArrayList 和 LinkedList 的区别

数据结构实现

• ArrayList 是数组的数据结构实现
• LinkedList 是双向链表的数据结构实现。

访问效率

• ArrayList 比LinkedList 在下标访问的时候效率要高
• LinkedList 是线性的数据存储方式,所以需要移动指针从前往后依次查找。

增加和删除效率

• 在非首尾的增加和删除操作，LinkedList 要比ArrayList效率要高，因为ArrayList增删操作要影响数组内的其他数据的下标。.

综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用LinkedList。

ArrayList 初始化长度多少

ArrayList 底层是数组，ArrayList 初始长度为 10

• 1.8 之前 ArrayList 初始长度为 10
• 1.8 之后
  • 通过无参构造方法第一次创建集合的时候不会创建底层长度为10的数组
  • 在第一次添加的元素的时候 创建底层数组 长度为10

  

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ArrayList 如何添加元素

按照下标添加，每次添加都会判断集合的容量

• 第一次添加 会创建长度为10的底层数组
• 后续添加 如果容量不足 会扩容

ArrayList 如何扩容

什么时候发生扩容：

1. 每次添加的时候 会检查要不要扩容 执行ensureCapacityInternal 确保内部容量

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1. ensureCapacityInternal 会判断数组长度够不够 不够就扩容

扩容流程：

判断数组长度够不够添加新元素

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不够就触发扩容 grow方法

//真正的扩容
 private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
   //新的容量是在原有的容量基础上+50% 右移一位就是二分之一
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
   //如果新容量小于最小容量，按照最小容量进行扩容
        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:
   //这里是重点 调用工具类Arrays的copyOf扩容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

• 扩容 1.5 倍

创建集合的时候如果能够预估长度，最好指定集合大小

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ArrayList 和 Vector 的区别

ArrayList 线程不安全

Vector 线程安全 Vector几乎所有的方法都加了锁

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除了 Vector 还有什么线程安全的List

CopyOnWriteArrayList 读不加锁写加锁

复制写：复制一个新数组 将元素添加新数组中

public boolean add(E e) {
 创建锁对象
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    加锁
    lock.lock();
    try {
     获取现有数组
        Object[] elements = getArray();
        获取现有数组长度
        int len = elements.length;
        根据现有数组得到一个长度+1的新数组 【复制】
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        将要添加的元素 写入新数组中
        newElements[len] = e;
        用新数组替换老数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

HashMap的底层结构

1.7 数组+链表

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1.8 数组+链表+红黑树

如果链表的长度大于8 链表就会处理为树结构

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HashMap 默认初始化大小是多少？

默认初始值 16

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HashMap的主要参数都有哪些？

默认初始值（数组的长度）：16

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负载因子：0.75

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扩容的条件：当底层数组 四分之三 的位置有了元素 就扩容

HashMap是怎么处理hash碰撞的？

hash碰撞，两个key计算的结果都是同一个下标

• 链表
• 链表+树

HashMap 新的Entry节点在插入链表的时候，是怎么插入的

Entry

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• 在JDK8之前是头插法，新的值会取代原有的值，原有的值会被推到链表上
• 在JDK8之后是尾插法
  • 头插法可能出现循环链表的问题
  • 使用头插会改变链表的上的顺序，但是如果使用尾插，在扩容时会保持链表元素原本的顺序，就不会出现链表成环的问题了。
  • Java7在多线程操作 HashMap 时可能引起死循环，原因是扩容转移后前后链表顺序倒置，在转移过程中修改了原来链表中节点的引用关系。

HashMap的扩容机制？

1. 什么时候扩容？（risize） HashMap的底层是数组，数组的容量有限，到达一定的数量就会进行扩容。 影响扩容时机的因素有两个： 什么意思呢？当数组中75％的位置满了的时候，就会进行扩容。想要晚的触发扩容就只能调高负载因子。
   • Capacity：HashMap当前长度
   • LoadFactor：负载因子，默认值0.75f
2. 怎么扩容？ 扩容分为两步
   1. 扩容：创建一个新的Entry空数组，长度是原数组的2倍
   2. ReHash：遍历原Entry数组，把所有的Entry重新Hash到新数组 进行重新Hash的原因：Hash的计算和数组的长度有关（对长度位运算）HashCode（Key） & （Length - 1）。所以长度改变了，所有的元素复制到新数组中需要重新计算位置

HashMap 线程安全吗？

不是

有哪些线程安全的 Map

Hashtable

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ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap 基本原理

1.7 分段锁

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1.8 CAS 无锁算法（乐观锁）

加不加锁为条件进行分类

• 悲观锁 确实加锁了 一个线程操作的时候会持有锁对象 其他线程需要等到拿到锁对象的时候才能操作元素
• 乐观锁 算法控制 逻辑锁 原子性 Integer AtomicInteger 实现原子性的自增

HashSet

HashSet 底层是HashMap 只使用HashMap的key 不使用value

Queue

Queue ---》线程池