java 面试八股这一篇就够之java集合篇

常见集合是每次面试必考的面试题，下面我们先进行梳理一下java集合框架：

问1： ArrayList 底层的实现原理是什么？

ArrayList 底层是用动态的数组实现的
ArrayList 初始容量为 0，当第一次添加数据的时候才会初始化容量为 10
ArrayList 在进行扩容的时候是原来容量的 1.5 倍，每次扩容都需要拷贝数组
ArrayList 在添加数据的时候
- 确保数组已被初始化（size != 0）之后还要看下一个数据
- 计算新的容量，如果当前数组已使用长度 + 1 后的值大于当前的数组长度，则调用 grow 方法扩容（原来的 1.5 倍）
- 准备好新的数组或者在原数组之后，将新元素添加到 size++ 的位置上。
- 这同时也是线程不安全。
- 返回添加成功布尔值。

问2：ArrayList list=new ArrayList (10) 中的 list 扩容几次？

/**

构造一个具有指定初始容量的空列表。
参数：initialCapacity - 列表的初始容量
抛出：IllegalArgumentException - 如果指定的初始容量为负

*/

public ArrayList (int initialCapacity) {

if (initialCapacity > 0) {

this.elementData = new Object [initialCapacity];

} else if (initialCapacity == 0) {

this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

} else {

throw new IllegalArgumentException ("Illegal Capacity:"+

initialCapacity);

}

}

参考回答:

该语句只是声明和实例了一个 ArrayList，指定了容量为 10，未扩容，这次使用的是有参构造，直接指定了容量，所以是没有扩容。

问3：如何实现数组和list相互转换？

数组转 List ，使用 JDK 中 java.util.Arrays 工具类的 asList 方法
List 转数组，使用 List 的 toArray 方法。无参 toArray 方法返回 Object 数组，传入初始化长度的数组对象，返回该对象数组

实现源码：

面试官再问：

用 Arrays.asList 转 List 后，如果修改了数组内容， list 受影响吗

答：

Arrays.asList 转换 list 之后，如果修改了数组的内容， list 会受影响，因为它的底层使用的 Arrays 类中的一个内部类 ArrayList 来构造的集合，在这个集合的构造器中，把我们传入的这个集合进行了包装而已，最终指向的都是同一个内存地址。

List 用 toArray 转数组后，如果修改了 List 内容，数组受影响吗？

答：

list 用了 toArray 转数组后，如果修改了 list 内容，数组不会影响，当调用了 toArray 以后，在底层是它是进行了数组的拷贝，跟原来的元素就没啥关系了，所以即使 list 修改了以后，数组也不受影响

问4：ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

1. 底层数据结构

ArrayList 是动态数组的数据结构实现
LinkedList 是双向链表的数据结构实现

2. 操作数据效率

ArrayList 按照下标查询的时间复杂度 O(1) 【内存是连续的，根据寻址公式】， LinkedList 不支持下标查询
查找（未知索引）： ArrayList 需要遍历，链表也需要链表，时间复杂度都是 O(n)
新增和删除
ArrayList 尾部插入和删除，时间复杂度是 O(1) ；其他部分增删需要挪动数组，时间复杂度是 O(n)
LinkedList 头尾节点增删时间复杂度是 O(1) ，其他都需要遍历链表，时间复杂度是 O(n)

3. 内存空间占用

ArrayList 底层是数组，内存连续，节省内存
LinkedList 是双向链表需要存储数据，和两个指针，更占用内存 4. 线程安全
ArrayList 和 LinkedList 都不是线程安全的
如果需要保证线程安全，有两种方案：
- 返回添加成功布尔值。
- 在方法内使用，局部变量则是线程安全的
- 使用线程安全的 ArrayList 和 LinkedList

ini 复制代码

   List<Object> syncArrayList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
   List<Object> syncLinkedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<>());

问5：hashmap相关

1. 说一下 HashMap 的实现原理？

bash 复制代码

● 底层使用 hash 表数据结构，即数组 +（链表 | 红黑树）  
● 添加数据时，计算 key 的 hash 值确定元素在数组中的下标  
➢ key 相同则替换  
➢ 不同则存入链表或红黑树中  
获取数据通过 key 的 hash 计算数组下标获取元素

2. HashMap 的 jdk1.7 和 jdk1.8 有什么区别？

复制代码

● JDK1.8 之前采用的拉链法，数组 + 链表  
● JDK1.8 之后采用数组 + 链表 + 红黑树，链表长度大于 8 且数组长度大于 64 则会从链表转化为红黑树

3.HashMap 的 put 方法的具体流程？

3.1. 判断键值对数组 table 是否为空或为 null，否则执行 resize () 进行扩容（初始化）

3.2. 根据键值 key 计算 hash 值得到数组索引

3.3. 判断table[i] == null，条件成立，直接新建节点添加

3.4. 如果table[i] == null不成立：

（1）判断 table [i] 的首个元素是否和 key 一样，如果相同直接覆盖 value 。

（2）判断 table [i] 是否为 treeNode（即是否是红黑树），如果是红黑树，则直接在树中插入键值对

（3）遍历 table [i]（链表），在尾部插入数据；然后判断链表长度是否大于 8，若大于 8 则把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作；遍历过程中若发现 key 已存在，直接覆盖 value

3.5. 插入成功后，判断实际存在的键值对数量 size 是否超过最大容量 threshold（数组长度 0.75），如果超过，进行扩容

4 . hashMap 的寻址算法？

计算对象的 hashCode()
再进行调用 hash() 方法进行二次哈希， hashcode 值右移 16 位再异或运算，让哈希分布更为均匀
最后 (capacity -- 1) & hash 得到索引

5. 为何 HashMap 的数组长度一定是 2 的次幂？

计算索引时效率更高：如果是 2 的 n 次幂可以使用位与运算代替取模
扩容时重新计算索引效率更高： hash & oldCap == 0 的元素留在原来位置，否则新位置 = 旧位置 + oldCap

6.hashmap 在1.7情况下的多线程死循环问题

在 jdk1.7 的 hashmap 中在数组进行扩容的时候，因为链表是头插法，在进行数据迁移的过程中，有可能导致死循环。

比如说，现在有两个线程线程一：读取到当前的 hashmap 数据，数据中一个链表，在准备扩容时，线程二介入

线程二：也读取 hashmap ，直接进行扩容。因为是头插法，链表的顺序会进行颠倒过来。比如原来的顺序是 AB ，扩容后的顺序是 BA ，线程二执行结束。

线程一：继续执行的时候就会出现死循环的问题。

线程一先将 A 移入新的链表，再将 B 插入到链头，由于另外一个线程的原因， B 的 next 指向了 A ，所以 B->A->B, 形成循环。

当然， JDK 8 将扩容算法做了调整，不再将元素加入链表头（而是保持与扩容前一样的顺序），尾插法，就避免了 jdk7中死循环的问题

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