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面试笔记--Java集合类

#面试笔记

Java集合类

set map list各自继承了什么

Collection
　　├List
　　│├LinkedList
　　│├ArrayList
　　│└Vector
　　│　└Stack
　　└Set
　　Map
　　├Hashtable
　　├HashMap
　　└WeakHashMap
　　

Map、Set、List、Queue、Stack的特点与用法

  • Set集合类似于一个罐子，”丢进”Set集合里的多个对象之间没有明显的顺序。
  • List集合代表元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。
  • Stack是Vector提供的一个子类，用于模拟”栈”这种数据结构(LIFO后进先出)
  • Queue用于模拟”队列”这种数据结构(先进先出 FIFO)。
  • Map用于保存具有”映射关系”的数据，因此Map集合里保存着两组值

Array和ArrayList有何区别？什么时候更适合用Array

  1. Array可以容纳基本类型和对象，而ArrayList只能容纳对象。
  2. Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的

ArrayList、LinkedList、Vector的区别

  • LinkedList 是一个双向链表，线程不安全
  • ArrayList 是基于数组实现的List，线程不安全
  • Vector 多数方法都被synchronized修饰的List实现，线程安全；一般在遗留代码中被使用，现在不推荐。

遍历一个List有哪些不同的方式

for-each和iterator

fail-fast与fail-safe有什么区别

Iterator的fail-fast属性与当前的集合共同起作用，因此它不会受到集合中任何改动的影响。Java.util包中的所有集合类都被设计为fail->fast的，而java.util.concurrent中的集合类都为fail-safe的。当检测到正在遍历的集合的结构被改变时，Fail-fast迭代器抛出ConcurrentModificationException，而fail-safe迭代器从不抛出ConcurrentModificationException。

HashMap与HashTable的区别

  1. HashTable基于Dictionary类，而HashMap是基于AbstractMap。Dictionary是任何可将键映射到相应值的类的抽象父类，而AbstractMap是基于Map接口的实现，它以最大限度地减少实现此接口所需的工作。
  2. HashMap的key和value都允许为null，而Hashtable的key和value都不允许为null。HashMap遇到key为null的时候，调用putForNullKey方法进行处理，而对value没有处理；Hashtable遇到null，直接返回NullPointerException。
  3. Hashtable是同步的，而HashMap是非同步的，但是我们也可以通过Collections.synchronizedMap(hashMap),使其实现同步。

HashMap的工作原理

HashMap内部是通过一个数组实现的，只是这个数组比较特殊，数组里存储的元素是一个Entry实体(jdk 8为Node)，这个Entry实体主要包含key、value以及一个指向自身的next指针。HashMap是基于hashing实现的，当我们进行put操作时，根据传递的key值得到它的hashcode，然后再用这个hashcode与数组的长度进行模运算，得到一个int值，就是Entry要存储在数组的位置（下标）；当通过get方法获取指定key的值时，会根据这个key算出它的hash值（数组下标），根据这个hash值获取数组下标对应的Entry，然后判断Entry里的key，hash值或者通过equals()比较是否与要查找的相同，如果相同，返回value，否则的话，遍历该链表（有可能就只有一个Entry，此时直接返回null），直到找到为止，否则返回null。
HashMap之所以在每个数组元素存储的是一个链表，是为了解决hash冲突问题，当两个对象的hash值相等时，那么一个位置肯定是放不下两个值的，于是hashmap采用链表来解决这种冲突，hash值相等的两个元素会形成一个链表。

CorrentHashMap的工作原理

jdk 1.6版: ConcurrenHashMap可以说是HashMap的升级版，ConcurrentHashMap是线程安全的，但是与Hashtablea相比，实现线程安全的方式不同。Hashtable是通过对hash表结构进行锁定，是阻塞式的，当一个线程占有这个锁时，其他线程必须阻塞等待其释放锁。ConcurrentHashMap是采用分离锁的方式，它并没有对整个hash表进行锁定，而是局部锁定，也就是说当一个线程占有这个局部锁时，不影响其他线程对hash表其他地方的访问。
具体实现: ConcurrentHashMap内部有一个Segment数组, 该Segment对象可以充当锁。Segment对象内部有一个HashEntry数组，于是每个Segment可以守护若干个桶(HashEntry),每个桶又有可能是一个HashEntry连接起来的链表，存储发生碰撞的元素。
每个ConcurrentHashMap在默认并发级下会创建包含16个Segment对象的数组，每个数组有若干个桶，当我们进行put方法时，通过hash方法对key进行计算，得到hash值，找到对应的segment，然后对该segment进行加锁，然后调用segment的put方法进行存储操作，此时其他线程就不能访问当前的segment，但可以访问其他的segment对象，不会发生阻塞等待。
jdk 1.8版 在jdk 8中，ConcurrentHashMap不再使用Segment分离锁，而是采用一种乐观锁CAS算法来实现同步问题，但其底层还是“数组+链表->红黑树”的实现。

HashSet的底层实现是什么

通过看源码知道HashSet的实现是依赖于HashMap的，HashSet的值都是存储在HashMap中的。在HashSet的构造法中会初始化一个HashMap对象，HashSet不允许值重复，因此，HashSet的值是作为HashMap的key存储在HashMap中的，当存储的值已经存在时返回false。

LinkedHashMap的实现原理

LinkedHashMap也是基于HashMap实现的，不同的是它定义了一个Entry header，这个header不是放在Table里，它是额外独立出来的。LinkedHashMap通过继承hashMap中的Entry,并添加两个属性Entry before,after,和header结合起来组成一个双向链表，来实现按插入顺序或访问顺序排序。LinkedHashMap定义了排序模式accessOrder，该属性为boolean型变量，对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。一般情况下，不必指定排序模式，其迭代顺序即为默认为插入顺序。