Java岗面试题--Java基础（日积月累，每日三题）

我不是女神ヾ 2024-03-27 15:17 2阅读 0赞

#### 目录 ####

*  面试题一：Java中有哪些容器（集合类）？
 *   *  追问：Java中的容器，线程安全和线程不安全的分别有哪些？
 *  面试题二： HashMap 的实现原理/底层数据结构？ JDK1.7 和 JDK1.8
 *   *  追问一：当new一个HashMap的时候，会发生什么吗？
     *  追问二：描述一下 Map put 的过程
     *  追问三： JDK 7和 JDK 8中的 HashMap 有什么区别？
     *  追问四：HashMap默认加载因子是多少？为什么是 0.75，不是0.6 或者 0.8 ？
 *  面试题三：hash 碰撞是什么以及如何解决

## 面试题一：Java中有哪些容器（集合类）？ ##

Java 中的集合类主要由「Collection」和「Map」这两个接口派生而出，其中 Collection 接口又派生出三个子接口，分别是 Set、List、Queue。所有的 Java 集合类，都是 Set、List、Queue、Map 这四个接口的实现类，这四个接口将集合分成了四大类，其中 **Set 代表无序的，元素不可重复的集合；List 代表有序的，元素可以重复的集合；Queue 代表先进先出（FIFO）的队列；Map 代表具有映射关系（key-value）的集合**。  
这些接口拥有众多的实现类，其中最常用的实现类有HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList、ArrayDeque、HashMap、TreeMap等。  
![在这里插入图片描述][e082288008124c6a885aa8971009548a.png]  
![在这里插入图片描述][9afc2e95fa754a52b977efe89679a4c7.png]  
注：紫色框体代表接口，白色框体代表实现类，其中带有灰色的是常用实现类。

### 追问：Java中的容器，线程安全和线程不安全的分别有哪些？ ###

java.util 包下的集合类大部分都是线程不安全的，例如我们常用的「HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList、ArrayDeque、HashMap、TreeMap」这些都是线程不安全的集合类，但是它们的优点是性能好。如果需要使用线程安全的集合类，则可以使用「Collections 工具类提供的 synchronizedXxx()」方法，将这些集合类包装成线程安全的集合类。

java.util 包下也有线程安全的集合类，例如 Vector、Hashtable。这些集合类都是比较古老的 API，虽然实现了线程安全，但是性能很差。所以即便是需要使用线程安全的集合类，也建议将线程不安全的集合类包装成线程安全集合类的方式，而不是直接使用这些古老的 API。

从 Java5 开始，Java 在 java.util.concurrent 包下提供了大量支持高效并发访问的集合类，它们既能包装良好的访问性能，有能包装线程安全。这些集合类可以分为两部分，它们的特征如下：

*  以 Concurrent 开头的集合类：以 Concurrent 开头的集合类代表了支持并发访问的集合，它们可以支持多个线程并发写入访问，这些写入线程的所有操作都是线程安全的，但读取操作不必锁定。以 Concurrent 开头的集合类采用了更复杂的算法来保证永远不会锁住整个集合，因此在并发写入时有较好的性能。
 *  以 CopyOnWrite 开头的集合类：以 CopyOnWrite 开头的集合类采用复制底层数组的方式来实现写操作。当线程对此类集合执行读取操作时，线程将会直接读取集合本身，无须加锁与阻塞。当线程对此类集合执行写入操作时，集合会在底层复制一份新的数组，接下来对新的数组执行写入操作。由于对集合的写入操作都是对数组的副本执行操作，因此它是线程安全的。

## 面试题二： HashMap 的实现原理/底层数据结构？ JDK1.7 和 JDK1.8 ##

JDK1.7： Entry数组 + 链表  
JDK1.8： Node 数组 + 链表/红黑树，当链表上的元素个数超过「8」个并且数组长度「>= 64」时自动转化成红黑树，节点变成树节点，以提高搜索效率和插入效率到 O(logN)。  
Entry 和 Node 都包含 key、 value、 hash、 next 属性。  
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### 追问一：当new一个HashMap的时候，会发生什么吗？ ###

HashMap 有几个构造方法，但最主要的就是指定初始值大小和负载因子的大小。**如果我们不指定，默认HashMap的大小为16，负载因子的大小为0.75**。

HashMap 的大小只能是「2次幂」的，假设你传一个 10 进去，实际上最终 HashMap 的大小是 16，你传一个 7 进去，HashMap 最终的大小是 8 ，具体的实现在「tableSizeFor」可以看到。  
![在这里插入图片描述][3c16a2321d3e409fac2f85fc74b1ed54.png]  
我们把元素放进 HashMap 的时候，需要算出这个元素所在的位置（hash），在 HashMap 里用的是位运算来代替取模，能够更加高效地算出该元素所在的位置。为什么 HashMap 的大小只能是 2 次幂，因为只有大小为 2 次幂时，才能合理用位运算替代取模。  
**负载因子的大小决定着哈希表的扩容和哈希冲突。**

比如现在 **我默认的 HashMap 大小为 16，负载因子为 0.75，这意味着数组最多只能放 12 个元素**，一旦超过 12 个元素，则哈希表需要扩容。怎么算出是 12 呢？很简单，就是「16\*0.75」。每次 put 元素进去的时候，都会检查HashMap 的大小有没有超过这个阈值，如果有，则需要扩容。

鉴于上面的说法（HashMap 的大小只能是 2 次幂），所以扩容的时候时候默认是扩原来的 2 倍。扩容这个操作肯定是耗时的，那能不能把负载因子调高一点，比如我要调至为 1，那我的 HashMap 就等到 16 个元素的时候才扩容呢。是可以的，但是不推荐。**负载因子调高了，这意味着哈希冲突的概率会增高，哈希冲突概率增高，同样会耗时**（因为查找的速度变慢了） 。

### 追问二：描述一下 Map put 的过程 ###

直接看这个->> [画了一张图，简单描述了一下 HashMap 的 put 方法的执行过程][HashMap _ put]

### 追问三： JDK 7和 JDK 8中的 HashMap 有什么区别？ ###

JDK7 中的 HashMap ，是基于「数组+链表」来实现的，它的底层维护一个「Entry数组」。它会根据计算的hashCode 将对应的「KV键值对」存储到该数组中，一旦发生 hashCode 冲突，那么就会将该 KV 键值对放到对应的已有元素的后面， 此时便形成了一个链表式的存储结构。

JDK7 中 HashMap 的实现方案有一个明显的缺点，即当 Hash 冲突严重时，在桶上形成的链表会变得越来越长，这样在查询时的效率就会越来越低，其时间复杂度为O(N)。

JDK8 中的 HashMap，是基于「数组+链表+红黑树」来实现的，它的底层维护一个「Node」数组。当链表的存储的数据个数大于等于 8 的时候，不再采用链表存储，而采用了红黑树存储结构。这么做主要是在查询的时间复杂度上进行优化，链表为O(N)，而红黑树一直是O(logN)，可以大大的提高查找性能。

### 追问四：HashMap默认加载因子是多少？为什么是 0.75，不是0.6 或者 0.8 ？ ###

默认的 loadFactor 是 0.75，0.75 是对空间和时间效率的一个平衡选择，一般不要修改，除非在时间和空间比较特殊的情况下 ：

*  如果内存空间很多而又对时间效率要求很高，可以降低负载因子 Load factor 的值 。
 *  相反，如果内存空间紧张而对时间效率要求不高，可以增加负载因子loadFactor的值，这个值可以大于 1 。

## 面试题三：hash 碰撞是什么以及如何解决 ##

直接看这个->> [大白话解释hash碰撞是什么以及如何解决][hash]

[e082288008124c6a885aa8971009548a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/ed6878193f3945948aab3c62c516139a.png
[9afc2e95fa754a52b977efe89679a4c7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/aa967bcbc6ad4217b08b8dc75ff6e975.png
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[3c16a2321d3e409fac2f85fc74b1ed54.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/62e6842db8464ebea812df536dee4b33.png
[HashMap _ put]: https://blog.csdn.net/weixin_44129618/article/details/122514866
[hash]: https://blog.csdn.net/weixin_44129618/article/details/122499313?spm=1001.2014.3001.5501