标签：val 性能 timsort lang length 容器 时移 mes cache
前言来了来了，50道Java集合面试题也来啦~ 已经上传github:
可以从它们的底层数据结构、效率、开销进行阐述哈
Collection.sort是对list进行排序，Arrays.sort是对数组进行排序。
Collections.sort底层实现
Collections.sort方法调用了list.sort方法
list.sort方法调用了Arrays.sort的方法
因此，Collections.sort方法底层就是调用的Array.sort方法
Arrays的sort方法，如下：
如果比较器为null，进入sort（a）方法。如下：
因此，Arrays的sort方法底层就是：
Timsort排序是结合了合并排序（merge.sort）和插入排序（insertion sort）而得出的排序方法；
1.当数组长度小于某个值，采用的是二分插入排序算法，如下：
Queue队列中，poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素，在队列元素为空的情况下，remove() 方法会抛出异常，poll() 方法只会返回 null 。
看一下源码的解释吧：
/**
* Retrieves and removes the head of this queue. This method differs
* from {@link #poll poll} only in that it throws an exception if this
* queue is empty.
*
* @return the head of this queue
* @throws NoSuchElementException if this queue is empty
*/
E remove();
/**
* Retrieves and removes the head of this queue,
* or returns {@code null} if this queue is empty.
*
* @return the head of this queue, or {@code null} if this queue is empty
*/
E poll();
因为foreach删除会导致快速失败问题，fori顺序遍历会导致重复元素没删除，所以正确解法如下：
第一种遍历，倒叙遍历删除
for(int i=list.size()-1; i>-1; i--){
if(list.get(i).equals("jay")){
list.remove(list.get(i));
}
}第二种，迭代器删除
Iterator itr = list.iterator();
while(itr.hasNext()) {
if(itr.next().equals("jay") {
itr.remove();
}
}数组是不能直接打印的哈，如下:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
System.out.println(jayArray);
}
}
//output
[Ljava.lang.String;@1540e19d打印数组可以用流的方式Strem.of().foreach()，如下:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println);
}
}
//output
jay
boy打印数组，最优雅的方式可以用这个APi,Arrays.toString()
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] jayArray = {"jay", "boy"};
System.out.println(Arrays.toString(jayArray));
}
}
//output
[jay, boy]如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器，则根据key执行自然排序。
Hashmap的扩容：
可以看一下HashSet的add方法，元素E作为HashMap的key，我们都知道HashMap的可以是不允许重复的，哈哈。
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}不是线性安全的。
并发的情况下，扩容可能导致死循环问题。
线性安全的
线性不安全的
public interface List<E> extends Collection<E> {public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
list.sort(null);
}这个点，主要考察HashMap和TreeMap的区别。
TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按key的升序排序，也可以指定排序的比较器。当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。
List 转 Array
List 转Array，必须使用集合的 toArray(T[] array)，如下：
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
// 使用泛型，无需显式类型转换
String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(array[0]);如果直接使用 toArray 无参方法，返回值只能是 Object[] 类，强转其他类型可能有问题，demo如下：
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("jay");
list.add("tianluo");
String[] array = (String[]) list.toArray();
System.out.println(array[0]);运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String;
at Test.main(Test.java:14)使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时，不能使用修改集合相关的方法啦，如下：
String[] str = new String[] { "jay", "tianluo" };
List list = Arrays.asList(str);
list.add("boy");运行结果如下：
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
at Test.main(Test.java:13)因为 Arrays.asList不是返回java.util.ArrayList,而是一个内部类ArrayList。
可以这样使用弥补这个缺点：
//方式一：
ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);
//方式二：
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
Iterator<E> iterator();方法如下：
next() 方法获得集合中的下一个元素
hasNext() 检查集合中是否还有元素
remove() 方法将迭代器新返回的元素删除
forEachRemaining(Consumer<? super E> action) 方法，遍历所有元素Iterator 主要是用来遍历集合用的，它的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
使用demo如下：
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list. iterator();
while(it. hasNext()){
String obj = it. next();
System. out. println(obj);
}
很多朋友很可能想到用final关键字进行修饰，final修饰的这个成员变量，如果是基本数据类型，表示这个变量的值是不可改变的，如果是引用类型，则表示这个引用的地址值是不能改变的，但是这个引用所指向的对象里面的内容还是可以改变滴~验证一下，如下：
public class Test {
//final 修饰
private static final Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
{
map.put(1, "jay");
map.put(2, "tianluo");
}
public static void main(String[] args) {
map.put(1, "boy");
System.out.println(map.get(1));
}
}运行结果如下:
//可以洗发现，final修饰，集合还是会被修改呢
boy嘻嘻，那么，到底怎么确保一个集合不能被修改呢，看以下这三哥们~
再看一下demo吧
public class Test {
private static Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
{
map.put(1, "jay");
map.put(2, "tianluo");
}
public static void main(String[] args) {
map = Collections.unmodifiableMap(map);
map.put(1, "boy");
System.out.println(map.get(1));
}
}运行结果：
// 可以发现，unmodifiableMap确保集合不能修改啦，抛异常了
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.Collections$UnmodifiableMap.put(Collections.java:1457)
at Test.main(Test.java:14)
在用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合对象的内容进行了修改（增加、删除、修改），则会抛出Concurrent
Modification Exception。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println(list.size());
}
}
}运行结果：
1
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
3
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859)
at Test.main(Test.java:12)采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
list.add(3);
System.out.println("list size:"+list.size());
}
}
}运行结果：
1
list size:3
2
list size:4其实，在java.util.concurrent 并发包的集合，如 ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList等，默认为都是安全失败的。
优先队列PriorityQueue是Queue接口的实现，可以对其中元素进行排序
public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
implements java.io.Serializable {
...
private final Comparator<? super E> comparator;方法：
peek()//返回队首元素
poll()//返回队首元素，队首元素出队列
add()//添加元素
size()//返回队列元素个数
isEmpty()//判断队列是否为空，为空返回true,不空返回false特点：
jdk8 放弃了分段锁而是用了Node锁，减低锁的粒度，提高性能，并使用CAS操作来确保Node的一些操作的原子性，取代了锁。
可以跟面试官聊聊悲观锁和CAS乐观锁的区别，优缺点哈~
ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列，继承自AbstractBlockingQueue,间接的实现了Queue接口和Collection接口。底层以数组的形式保存数据(实际上可看作一个循环数组)。常用的操作包括 add ,offer,put，remove,poll,take,peek。
可以结合线程池跟面试官讲一下哦~
哈哈，看源码吧，是双向链表
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
ArrayList扩容的本质就是计算出新的扩容数组的size后实例化，并将原有数组内容复制到新数组中去。
public boolean add(E e) {
//扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果传入的是个空数组则最小容量取默认容量与minCapacity之间的最大值
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// 如果最小需要空间比elementData的内存空间要大，则需要扩容
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// 获取elementData数组的内存空间长度
int oldCapacity = elementData.length;
// 扩容至原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//校验容量是否够
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//若预设值大于默认的最大值，检查是否溢出
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用Arrays.copyOf方法将elementData数组指向新的内存空间
//并将elementData的数据复制到新的内存空间
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
为了能让HashMap存取高效，数据分配均匀。
看着呢，以下等式相等，但是位移运算比取余效率高很多呢~
hash%length=hash&(length-1)可以看下我这篇文章哈~面试加分项-HashMap源码中这些常量的设计目的
聊到ConcurrenHashMap，需要跟面试官聊到安全性，分段锁segment，为什么放弃了分段锁，与及选择CAS，其实就是都是从效率和安全性触发，嘻嘻~
java8不是用红黑树来管理hashmap,而是在hash值相同的情况下(且重复数量大于8),用红黑树来管理数据。
红黑树相当于排序数据。可以自动的使用二分法进行定位。性能较高。ArrayList 的默认大小是 10 个元素
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
- Collection表示一个集合，包含了一组对象元素。如何维护它的元素对象是由具体实现来决定的。因为集合的具体形式多种多样，例如list允许重复，set则不允许。而克隆（clone）和序列化（serializable）只对于具体的实体，对象有意义，你不能说去把一个接口，抽象类克隆，序列化甚至反序列化。所以具体的collection实现类是否可以克隆，是否可以序列化应该由其自身决定，而不能由其超类强行赋予。
- 如果collection继承了clone和serializable，那么所有的集合实现都会实现这两个接口，而如果某个实现它不需要被克隆，甚至不允许它序列化（序列化有风险），那么就与collection矛盾了。
public interface Enumeration<E> {
boolean hasMoreElements();
E nextElement();
}
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
void remove();
}可以用 Collections.sort（）+ Comparator.comparing（），因为对对象排序，实际上是对对象的属性排序哈~
public class Student {
private String name;
private int score;
public Student(String name, int score){
this.name = name;
this.score = score;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student: " + this.name + " 分数：" + Integer.toString( this.score );
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Student> studentList = new ArrayList<>();
studentList.add(new Student("D", 90));
studentList.add(new Student("C", 100));
studentList.add(new Student("B", 95));
studentList.add(new Student("A", 95));
Collections.sort(studentList, Comparator.comparing(Student::getScore).reversed().thenComparing(Student::getName));
studentList.stream().forEach(p -> System.out.println(p.toString()));
}
}这个跟之前那个不可变集合一样道理哈~
在作为参数传递之前，使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法创建一个只读集合，这将确保改变集合的任何操作都会抛出UnsupportedOperationException。
看看它的add方法吧~
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性，能够有效的减少Hash碰撞的几率~
因为
重写hashCode()和equals()方法啦~ (这个答案来自互联网哈~)
- 重写hashCode()是因为需要计算存储数据的存储位置，需要注意不要试图从散列码计算中排除掉一个对象的关键部分来提高性能，这样虽然能更快但可能会导致更多的Hash碰撞；
- 重写equals()方法，需要遵守自反性、对称性、传递性、一致性以及对于任何非null的引用值x，x.equals(null)必须返回false的这几个特性，目的是为了保证key在哈希表中的唯一性；
其实这些点，结合平时工作，代码总结讲出来，更容易吸引到面试官呢 (这个答案来自互联网哈~)
- 1.根据应用需要正确选择要使用的集合类型对性能非常重要，比如：假如知道元素的大小是固定的，那么选用Array类型而不是ArrayList类型更为合适。
- 2.有些集合类型允许指定初始容量。因此，如果我们能估计出存储的元素的数目，我们可以指定初始容量来避免重新计算hash值或者扩容等。
- 3.为了类型安全、可读性和健壮性等原因总是要使用泛型。同时，使用泛型还可以避免运行时的ClassCastException。
- 4.使用JDK提供的不变类(immutable class)作为Map的键可以避免为我们自己的类实现hashCode()和equals()方法。
- 5.编程的时候接口优于实现
- 6.底层的集合实际上是空的情况下，返回为长度是0的集合或数组而不是null。
ArrayBlockingQueue： （有界队列）是一个用数组实现的有界阻塞队列，按FIFO排序量。
LinkedBlockingQueue： （可设置容量队列）基于链表结构的阻塞队列，按FIFO排序任务，容量可以选择进行设置，不设置的话，将是一个无边界的阻塞队列，最大长度为Integer.MAX_VALUE，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQuene；newFixedThreadPool线程池使用了这个队列
DelayQueue：（延迟队列）是一个任务定时周期的延迟执行的队列。根据指定的执行时间从小到大排序，否则根据插入到队列的先后排序。newScheduledThreadPool线程池使用了这个队列。
PriorityBlockingQueue：（优先级队列）是具有优先级的***阻塞队列；
SynchronousQueue：（同步队列）一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQuene，newCachedThreadPool线程池使用了这个队列。针对面试题：线程池都有哪几种工作队列？
我觉得，回答以上几种ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue，SynchronousQueue等，说出它们的特点，并结合使用到对应队列的常用线程池(如newFixedThreadPool线程池使用LinkedBlockingQueue)，进行展开阐述， 就可以啦。
有兴趣的朋友，可以看看我的这篇文章哦~
元素重复与否是使用equals()方法进行判断的，这个可以跟面试官说说==和equals()的区别，hashcode()和equals
这道面试题，跟ArrayList,LinkedList，就是换汤不换药的~
互联网上这个答案太详细啦（https://www.jianshu.com/p/939b8a672070）
因为ArrayList的底层是数组实现,并且数组的默认值是10,如果插入10000条要不断的扩容,耗费时间,所以我们调用ArrayList的指定容量的构造器方法ArrayList(int size) 就可以实现不扩容,就提高了性能。
看例子吧，哈哈，这个跟对象排序也是一样的呢~
public class Person {
private String name;
private Integer age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public Person(String name, Integer age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<Person> list = new ArrayList<>();
list.add(new Person("jay", 18));
list.add(new Person("tianLuo", 10));
list.stream().forEach(p -> System.out.println(p.getName()+" "+p.getAge()));
// 用comparing比较对象属性
list.sort(Comparator.comparing(Person::getAge));
System.out.println("排序后");
list.stream().forEach(p -> System.out.print(p.getName()+" "+p.getAge()+" "));
}
}在 Java 7 中，ArrayList 的默认大小是 10 个元素，HashMap 的默认大小是16个元素（必须是2的幂）。
Hashmap解决hash冲突，使用的是链地址法，即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置，如果为空就直接插入，不为空判断和当前值是否相等，相等就覆盖，如果不相等的话，判断是否是红黑树节点，如果不是，就从table[i]位置开始遍历链表，相等覆盖，不相等插入。
标签：val 性能 timsort lang length 容器 时移 mes cache
原文地址：https://blog.51cto.com/14989534/2547134
