Java 集合面试题、Map面试题、List面试题等

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1. Java 集合框架有那些接口？

List、Set、Map、Queue、Deque

2. List Set Map Queue Deque 之间的区别是什么？

• List(对付顺序的好帮手)：元素有序、可重复、可为null
• Set(注重独一无二的性质)：元素无序、不可重复、可为null
• Map(用Key来搜索的专家)：元素无序、不可重复、Key不可为null、Value可为null
• Queue(用于模拟队列数据结构使用)：元素有序、可重复、可为null
• Deque(双端队列，可以当作栈和队列来使用)：元素有序、可重复、可为null

2.1 ArrayList(数组) 和 LinkedList(双向链表) 的区别是什么？

• ArrayList：内部是通过数组实现的，支持随机访问，实现了RandomAccess接口，实现了Serializable接口，实现了Cloneable接口，线程不安全，效率高
• LinkedList：内部是通过链表实现的，不支持随机访问，没有实现RandomAccess接口，实现了Serializable接口，实现了Cloneable接口，线程不安全，效率高

2.1.1 使用ArrayList而不使用LinkedList的原因

• 插入：ArrayList尾插入效率高，LinkedList头尾插入效率高。但是中加插入效率都很低，因为ArrayList需要移动元素，LinkedList需要移动指针。
• 删除：ArrayList尾删除效率高，LinkedList头尾删除效率高。但是中间删除效率都很低，因为ArrayList需要移动元素，LinkedList需要移动指针。
• 修改：ArrayList随机访问效率高，LinkedList随机访问效率低。
• 查询：ArrayList随机访问效率高，LinkedList随机访问效率低。
  所以我们只使用ArrayList。

2.2 HashMap 和 HashSet 的区别是什么？（散列表 红黑树）

• HashMap：内部是通过数组+链表+红黑树实现的，不允许重复元素，可以有一个null元素，线程不安全，效率高。
• HashSet：内部是通过HashMap实现的，不允许重复元素，可以有一个null元素，线程不安全，效率高。

2.3 HashMap 和 Hashtable 的区别是什么？

• HashMap：内部是通过数组+链表+红黑树实现的，不允许重复元素，可以有一个null元素，线程不安全，效率高
• Hashtable：内部是通过数组+链表实现的，不允许重复元素，不可以有null元素，线程安全，效率低

2.4 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别是什么？

• HashMap：内部是通过数组+链表+红黑树实现的，不允许重复元素，可以有一个null元素，线程不安全，效率高
• ConcurrentHashMap：内部是通过数组+链表+红黑树实现的，不允许重复元素，不可以有null元素，线程安全，效率高

2.5 HashMap 和 TreeMap 的区别是什么？

• HashMap：内部是通过数组+链表+红黑树实现的，不允许重复元素，可以有一个null元素，线程不安全，效率高
• TreeMap：内部是通过红黑树实现的，不允许重复元素，不可以有null元素，线程不安全，效率高。可以对元素进行排序。通过SortedMap接口实现。

3. HashMap

• JDK1.8之前：链表则是主要解决哈希冲突的（拉链法）。
• JDK1.8之后：当链表长度大于8时，链表就转换为红黑树（提高查询效率）。数组长度大于64时，链表转换为红黑树，小于6时，红黑树转换为链表（提高插入效率）。（开放地址法）

3.1 HashMap的初始容量和负载因子

• 初始容量：HashMap初始容量，即哈希表在创建时的容量，默认为16。
• 负载因子：负载因子是衡量HashMap满的程度的值，默认为0.75f，即当HashMap中元素个数大于等于容量*负载因子时，进行扩容。

3.2 HashMap如何扩容的？

当HashMap中元素个数大于等于容量*负载因子时，进行扩容，扩容为原来的2倍。

3.3 为什么扩容是2倍？HashMap的长度为什么是2的幂次方？

• 为了减少哈希冲突，提高查询效率。
• 数组大小是 2 的幂次方，那么取模运算可以转化为位运算，效率更高。

3.4 HashMap如何解决哈希冲突的？

链表法（拉链法）：将链表存储在数组中，当发生哈希冲突时，将冲突的元素存储在链表中。
开放地址法：当发生哈希冲突时，使用某种算法寻找下一个空的散列地址。

3.5 如何确定元素在数组中的位置？

通过key的hashCode()方法计算出哈希值 和 数组长度取模运算，得到在数组中的位置。

public class AbstractHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V> {
    
    
    @Override
    public V put(final K key, final V value) {
    
    
        final Object convertedKey = convertKey(key);
        final int hashCode = hash(convertedKey);
        final int index = hashIndex(hashCode, data.length);
        HashEntry<K, V> entry = data[index];
        //...
        }

        addMapping(index, hashCode, key, value);
        return null;
    }

    protected int hashIndex(final int hashCode, final int dataSize) {
    
    
        return hashCode & dataSize - 1;
    }
}

3.6 HashMap HashSet如果检查重复？如何判断相等？

通过元素的hashCode来判断是否相等，相等则通过equals来判断是否相等。

public class AbstractHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V> {
    
    
    @Override
    public V put(final K key, final V value) {
    
    
        //...
        while (entry != null) {
    
    
            if (entry.hashCode == hashCode && isEqualKey(convertedKey, entry.key)) {
    
    
                final V oldValue = entry.getValue();
                updateEntry(entry, value);
                return oldValue;
            }
            entry = entry.next;
        }
        //...
    }

    protected boolean isEqualKey(final Object key1, final Object key2) {
    
    
        return key1 == key2 || key1.equals(key2);
    }
}

3.7 HashMap的hash算法 扰动函数，JDK1.8为什么比JDK1.7的hash算法更优？

JDK 1.8 的 hash 方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。

    static final int hash(Object key) {
    
    
      int h;
      // key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode
      // ^：按位异或
      // >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐
      return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
  }

对比一下 JDK1.7 的 HashMap 的 hash 方法源码.

static int hash(int h) {
    
    
    // This function ensures that hashCodes that differ only by
    // constant multiples at each bit position have a bounded
    // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

相比于 JDK1.8 的 hash 方法 ，JDK 1.7 的 hash 方法的性能会稍差一点点，因为毕竟扰动了 4 次。

3.8 hashMap 多线程死循环的问题

• JDK1.7：当多个线程同时进行扩容操作时，会导致链表成环，形成死循环。头插法会导致链表成环。
• JDK1.8：当多个线程同时进行扩容操作时，会导致链表成环，形成死循环。尾插法不会导致链表成环。

4. ArrarList

4.1 ArrayList扩容机制

• ArrayList的初始容量为10，当ArrayList中元素个数大于等于容量时，进行扩容，扩容为原来的1.5倍。

我的Github地址，欢迎大家加入我的开源项目，或者(在我的主页联系我)加入你们的开源项目，点点Github-Stars。

\	开源项目名称	依赖类型	版本号	描述
1	spring-boot-starter-trie	pom	1.0.0-SNAPSHOT	特定需求下查询速度远超开源检索工具，innodb下B+树或者ES中倒排索引无法与之比拟.
2	spring-boot-starter-trie	jar	1.0.0-M1	提供了基于SpringCloud的服务节点，可以通过Nacos注册中心进行服务发现，实现了树的动态扩容与缩容，以及服务的动态上下线。
3	Data-Provider	pom	1.0.0-SNAPSHOT	提供了多种数据源的查询，以及数据的类型同步，作为一个Jar可以依赖在其他服务上动态的提供数据。