☺ 集合重点---HashMap

可以看一下文章《从HashMap的执行流程开始 揭开HashMap底层实现》

一、集合

1、说说List、Set、Map三者的区别？

谈及元素的有序性、重复性，Map的键值对结构

答：List 存储的元素是有序的，可以重复的；而 Set 存储的元素是无序的，不可以重复的；

Map 是以 key-value 键值对结构存储元素，key 是无序的，不可以重复的，value也是无序，但是可以重复。

2、ArrayList与 LinkedList 异同点？

谈及底层数据结构、元素是否支持随机访问(访问速度)、元素的插入和删除速度（当然还可以谈及线程安全、内存占用这些）

答：ArrayList与 LinkedList 都是List 接口的实现类，但是底层实现不同。ArrayList 底层数据结构是 Object动态数组，而LikedList是使用双向链表。

ArrayList 支持元素的随机访问，且访问速度优于LinkedList，因为ArrayList 是直接通过数组下标查找到元素，LinkedList 则需要移动指针遍历每个元素，直到找到元素。

插入和删除元素，LinkedList 速度反而比ArrayList快，因为插入和删除元素，对于数组需要需要移动数组中插入或删除位置之后的的所有元素。

所以，频繁使用查询操作，优先选择ArrayList，频繁增删的使用LinkedList。

3、ArrayList 与 Vector 区别呢? 为什么要⽤Arraylist取代 Vector呢？

区别谈及线程安全、扩容倍数；取代：同步(synchronized)

答：区别：ArrayList 是线程不安全的，Vector 是线程安全的；当容量不足时，Vector 默认增长为原来的两倍，而 ArrayList 的增长为原

来的1.5倍。

取代：Vector类的所有方法都是同步的(synchronized)，但是，如果你只用单线程来访问Vector对象，那么你的代码将会在同步操作上浪费相当多的时间。

4、⽐较 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 三者的异同？

谈及底层数据结构、继承关系、线程安全、有序性

答：HashSet 是 Set 接⼝的主要实现类，HashSet 的底层是 HashMap，线程不安全的，可以存储 null 值；

LinkedHashSet 是 HashSet 的⼦类，能够按照添加的顺序遍历；

TreeSet 底层使⽤红⿊树，能够按照添加元素的顺序进⾏遍历，排序的⽅式有⾃然排序和定制排序；

二、集合重点---HashMap

1、HashMap加载因子为什么是0.75？

谈及扩容、哈希冲突

答：加载因子小于 0.75，会导致频繁扩容，而大于 0.75，导致 哈希冲突概论增大，

因为加载因子设置比较大的时候，扩容的门槛就被提高了，扩容发生的频率比较低，占用的空间会比较小，但此时发生 Hash冲突的几率就会提升

2、HashMap的底层数据结构是什么？

谈及引入红黑树的目的（时间复杂度）

答：jdk7 底层数据结构是数组+链表；jdk8 底层数据结构是数组+链表+红黑树；

当链表过长，则会严重影响 HashMap 的性能，红黑树搜索时间复杂度是 O(logn)，而链表是的 O(n)。因此，JDK1.8 对数据结构做了进一步的优化，引入了红黑树，链表和红黑树在达到一定条件会进行转换：当链表的结点大于8且数组容量大于64，单链表转成红黑树。

3、解决hash冲突的办法有哪些？HashMap用的哪种？

答：解决哈希冲突方法：开放定址法、再哈希法、链地址法(拉链法）。其中HashMap用的链地址法，使用链表+红黑树。

4、为什么在解决 hash 冲突的时候，不直接用红黑树？而 选择先用链表，再转红黑树?

谈及红黑树的旋转、变色，元素个数小于8，链表可以保证性能；大于8，时间复杂度对比，使用红黑树的缺点：薪增节点效率变慢

答：因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡，而单链表不需要。当元素小于 8 个的时候，此时做查询操作，链表结构已经能保证查询性能。当元素大于 8 个的时候， 红黑树搜索时间复杂度是 O(logn)，而链表是 O(n)，此时需要红黑树来加快查询速度，但是新增节点的效率变慢了。

因此，如果一开始就用红黑树结构，元素太少，新增效率又比较慢，无疑这是浪费性能的。

5、HashMap 中 key 的存储索引是怎么计算的？

答： ① 生成key的哈希值 ② 高位参与运算 ③ 取模运算

• 高位参与运算：将哈希值低16位与高16 位进行混合，企图让哈希值分布更加均匀
• 取模运算：定位到数组的索引位置

6、一般用什么作为HashMap的key?

答：一般用Integer、String 这种不可变类当 HashMap 当 key，而且 String 最为常用。

因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候 hashcode 就被缓存了，不需要重新计算。这就是 HashMap 中的键往往都使用字符串的原因。

7、HashMap的容量为什么要设置为2 的次幂？

谈及高位运算

答：HashMap采用这种非 常规设计(常规是设计成素数)，主要是为了在取模和扩容时做优化，同时为了减少冲突，HashMap定位哈希桶索引位置时，也加入了高位参与运算的过程。

8、JDK1.8中的HashMap为什么用红黑树不用普通的AVL树？

​ 谈及红黑树和AVL树的区别

答：红黑树整体来说性能要优于AVL树，红黑树牺牲了部分平衡性以换取插入/删除操作时少量的旋转操作。

在时间复杂度方面，avl树和红黑树一样，搜索、添加、删除 都是 O(logn)，但是两者旋转调整次数是不同。

avl树：添加仅需 O(1) 次旋转调整、删除最多需要 O(logn) 次旋转调整；红黑树：添加、删除都 O(1) 次旋转调整；

9、HashMap 的put流程？

总结put时的思考点：

1、哈希表是否为空判断---空(需要扩容)

2、定位哈希表索引对应的元素是否为空判断---空(直接插入)

3、元素非空，判断key是否存在，存在直接覆盖

​ 不存在，判断该节点是否是一颗树节点，是树节点->红黑树插入

​ 不是树节点->链表插入，插入后判断节点数量是否大于8，大于8树化成红黑树

4、插入元素后判断是否大于 threshold(可以容纳的最大元素数目/节点数) --大于(需要扩容)

10、扩容？

扩容时，扩容是从一个数组拷贝到另外一个数组。

当向容器添加元素的时候，会判断当前容器的元素个数，如果大于等于阈值， 即当前数组的长度乘以加载因子的值的时候，就要自动扩容啦。

当然 Java 里的数组是无法自动扩容的，方法 是使 用一个新的数组代替已有的容量小的数组。

当HashMap中的其中一个链表的对象个数如果达到了8个，此时如果数组长度没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链表会变成红黑树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果映射关系被移除后，下次执行resize方法时判断树的结点个数低于6，也会再把树转换为链表。

11、HashMap 的工作原理是什么?

HashMap 是以键值对 (key-value) 的形式存储元素的。HashMap 需要 一个 hash 函数，它使用 hashCode()和 equals()方法来向集合添加和检索元素。当调用 put() 方法的时候，HashMap 会计算 key 的 hash 值，然后把键 值对存储在集合中合适的索引上。

如果 key 已经存在了，value 会被更新成新值。

HashMap 的一些重要的特性是它的容量 (capacity)，负载因子 (load factor) 和 扩容极限(threshold resizing)。

12、HashMap 是线程安全的吗，为什么不是线程安全的？怎么解决？

答：不是线程安全的；

插入元素时，

如果有两个线程A和B，都进行插入数据，刚好这两条不同的数据经过哈希计算后得到的哈希码是一样的，且该位置还没有其他的数据。

假设一种情况，线程A通过if判断，该位置没有哈希冲突，进入了if语句，还没有进行数据插入，

这时候 CPU 就把资源让给了线程B，线程A停在了if语句里面，

线程B判断该位置没有哈希冲突（线程A的数据还没插入），也进入了if 语句，线程B执行完后，轮到线程A执行，这时候，你会发现线程A把线程B插入的数据给覆盖了。发生了线程不安全情况。

本来在 HashMap 中，发生哈希冲突是可以用链表法或者红黑树来解决的，但是在多线程中，可能就直接给覆盖了。

解决：使用ConcurrentHashMap。

接下来需要了解ConcurrentHashMap。

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标签：HashMap,--,元素,链表,面试,线程,哈希,红黑树,集合
来源： https://www.cnblogs.com/shan333/p/16618177.html