Java集合容器面试题

前言
1、同步容器与并发容器之间的关系？
2、阻塞队列的作用？
3、阻塞队列了解多少？
4、BlockingQueue接口中的一些方法？
5、Java中的集合类有几种？
6、数组和集合的区别？
7、ArrayList、LinkList、CopyOnWriteArrayList区别？
8、HashMap、HashTable、ConCurrentHashMap区别？
9、HashMap扩容机制？
10、Java 8中为什么要引进红黑树？
11、HashMap内部的数组长度为什么都是2的整数次幂？
12、HashMap如何处理key为null的键值对？
13、HashMap的put方法流程？
14、如何解决 hash 冲突？
15、List 去重的5方法？
16、谈谈ConcurrentHashMap的扩容机制？
17、CopyOnWriteArrayList的底层原理是怎样的？
18、List ， Set ， Map 三者的区别？
19、讲讲红黑树的特点?
20、HashMap为什么不用二叉树？
总结

前言

最新的 Java 面试题，技术栈涉及 Java 基础、集合、多线程、Mysql、分布式、Spring全家桶、MyBatis、Dubbo、缓存、消息队列、Linux…等等，会持续更新。

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1、同步容器与并发容器之间的关系？

同步容器与并发容器都可以保证多线程环境下的线程安全，不过并发容器的性能更高。

同步容器：
就是通过Synchronized来实现同步的容器，它的方法都是synchronized方法，比如Vector、HashTable，以及Collections工具类中的synchronizedXxx方法；
并发容器：
它的锁粒度更小，比如
CopyOnWrite容器：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet
ConcurrentMap的实现类：ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap（支持排序，底层用的是跳表）。

2、阻塞队列的作用？

阻塞队列的实现（ReentrantLock加锁）：
ArrayBlockingQueue：使用数组实现的有界阻塞队列
LinkedBlockingQueue：使用链表实现的有界阻塞队列
PriorityBlockingQueue：支持优先级的无界阻塞队列
DelayQueue：支持延时获取元素的无界阻塞队列
非阻塞队列的实现（自旋+CAS）：
ConcurrentLinkedQueue：使用链表实现的无界非阻塞队列
ConcurrentLinkedDeque：使用链表实现的双向非阻塞队列
如果线程向队列插入元素，而这个时候队列满了，就会阻塞这个线程，直到队列有空闲。
如果线程从队列中获取元素，而这个时候，队列为空，就会阻塞这个线程，直到队列里面有数据，比如线程池实现线程复用。

3、阻塞队列了解多少？

阻塞队列不需要手动控制什么时候该被阻塞，什么时候该被唤醒，简化了操作，也避免了线程死锁问题。

添加元素：add、offer、put这3个方法都是往队列尾部添加，区别如下：
1、add：不会阻塞，添加成功时返true，当队列满了，再添加会抛出IllegalStateException；
2、offer：可能会阻塞（如果设置超时时间），当超时时间到了才会添加，添加成功返回true，当队列满了，添加失败会返回false。
3、put：会阻塞，当队列满了，添加元素的线程会被挂起，进入阻塞状态，直到队列取出一个元素，才能添加。
取出元素：remove、poll、take这3个方法都是往队列头部取出，区别如下：
1、remove：不会阻塞，会移除队列头部第1个元素，移除成功返true；
2、poll：可能会阻塞（如果设置超时时间），当超时时间到了才会取值，获取成功返回元素，当队列空了，获取失败会返回false。null；
3、take：会阻塞，当队列空了，获取元素的线程会被挂起，进入阻塞状态，直到队列添加一个元素，才能取出。
常见的场景有两个：
1、线程池中核心线程的复用；
2、生产消费队列模式。

4、BlockingQueue接口中的一些方法？

操作成功返回true，如果操作失败抛异常：add(E e),remove(Object o)；
操作成功返回true，操作失败返回false：offer(E e)；
队列满/空了阻塞调用线程：put(E e), take()；
阻塞+超时：offer(E e, long timeout, TimeUnit unit),poll(long timeout, TimeUnit unit)；
阻塞队列的特点：
不能包含null元素；
实现这个接口的类都必须是线程安全的；
可以限定容量大小。

5、Java中的集合类有几种？

Java集合类存放在java.util包中，是一个用来存放对象的容器；
主要分为四种：
1、List列表：有序可重复；
2、Set集合：无序不可重复，不能为null；
3、Queue队列：有序可重复；
4、Map映射：无序，键唯一，值不唯一。
在这里插入图片描述

6、数组和集合的区别？

1.数组长度是固定的，集合长度是可变的；
2.数组只能存储一种类型的数据,集合可以存储多种类型的数据：（List list = = new ArrayList<>();）
3.数组可以是基本数据类型,也可以是引用数据类型,但集合只能是引用数据类型(对象)。

7、ArrayList、LinkList、CopyOnWriteArrayList区别？

ArrayList：底层是动态数组，元素是有序可重复的，查询修改效率高，线程不安全；
LinkList：底层是双向链表，元素是有序可重复的，新增删除效率高，线程不安全；
CopyOnWriteArrayList：是线程安全的ArrayList，读操作无锁，写操作（add、set、remove等）是通过ReentrantLock加锁。

8、HashMap、HashTable、ConCurrentHashMap区别？

HashMap：底层是采用的是（Node）数组+（单向）链表+红黑树，元素是无序的，key、value都可以为null，线程不安全；
HashTable：底层是（Entry）数组+（单向）链表，元素是无序，key、value都不可以为null，线程安全的，是通过synchronized同步锁；
ConCurrentHashMap：是线程安全的HashMap，JDK1.7是基于segment分段锁，JDK1.8是基于CAS+Synchronized同步锁。

9、HashMap扩容机制？

HashMap扩容机制在第一次put的时候会初始化，初始长度默认为16，加载因子默认为0.75，当数组元素大于16*0.75=12，数组会扩容为原来的2倍；当数组长度大于64，且链表长度大于8时，链表会转换为红黑树，红黑树长度小于6时会退化为链表，避免链表和红黑树之间频繁转换，消耗性能。

10、Java 8中为什么要引进红黑树？

优点：引入红黑树是为了避免链表长度太长，而引起性能下降，链表的时间复杂度是o(n),红黑树的时间复杂度是 O(log n)；
缺点：红黑树实际是一个平衡二叉树，如果数据量太大的话，二叉树就会倾斜，不管是左倾还是右倾，都会影响查询效率，那红黑树为了避免倾斜，会通过左旋或右旋，以及颜色反转来达到一个平衡，因此会消耗一些性能

11、HashMap内部的数组长度为什么都是2的整数次幂？

因为在HashMap扩容的时候可以保证原数组中的元素可以均匀地散列到新的数组中。

12、HashMap如何处理key为null的键值对？

放置在桶数组中下标为0的桶中。

13、HashMap的put方法流程？

1、首先判断数组是否为空，是的话就执行resize()方法进行扩容；
2、如果不为空，则根据键值key计算hash值，再得到数组下标，如果若该位置为空，则直接插入（一个新的node）；
3、如果不为空，再判断如果是红黑树，则直接在树中插入键值对；
4、如果是链表，则直接在尾部插入，key存在则覆盖；
5、如果链表长度大于8，再判断数组的长度，如果大于64，则转为红黑树存储，如果小于则进行扩容。

14、如何解决 hash 冲突？

解决哈希冲突的方法一般有：
拉链法（HashMap）、再哈希法、开放寻址法(threadLocalMap采用了线性探测法)、建立公共溢区。

15、List 去重的5方法？

1、contains判断去重（有序）：
2、Iterator迭代器去重（无序）：
比较同个元素在集合中出现的数组下标：
list.indexOf(item)!=list.lastIndexOf(item)
3、HashSet去重（无序）：HashSet set = new HashSet<>(list);
4、LinkedHashSet去重（有序）：
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet<>(list);
5、Stream去重（有序）：
list.stream().distinct().collect(Collectors.toList())。

16、谈谈ConcurrentHashMap的扩容机制？

1.7版本：1.7版本的ConcurrentHashMap是基于Segment分段实现的，每个Segment相对于⼀个⼩型的HashMap，每个Segment内部会进⾏扩容，和HashMap的扩容逻辑类似，先⽣成新的数组，然后转移元素到新数组中。
1.8版本：
1、当某个线程进⾏put时，如果发现ConcurrentHashMap正在进⾏扩容那么该线程⼀起进⾏扩容；
2、如果不是正在扩容，则添加到ConcurrentHashMap中，然后判断是否超过阈值，超过了则进⾏扩容；
3、ConcurrentHashMap是⽀持多个线程同时扩容的，扩容之前也先⽣成⼀个新的数组；
4、在转移元素时，先将原数组分组，将每组分给不同的线程来转移，每个线程负责⼀组或多组。

17、CopyOnWriteArrayList的底层原理是怎样的？

1、⾸先CopyOnWriteArrayList内部也是⽤数组来实现的，在向CopyOnWriteArrayList添加元素时，会复制⼀个新的数组，写操作在新数组上进⾏，读操作在原数组上进⾏；
2、写操作会加锁，防⽌出现并发写⼊丢失数据的问题；
3、写操作结束之后会把原数组指向新数组；
4、CopyOnWriteArrayList允许在写操作时来读取数据，⼤⼤提⾼了读的性能，因此适合读多写少的场景，但是它会⽐较占内存，同时可能读到的数据不是实时最新的数据，所以不适合实时性要求很⾼的场景。

18、List ， Set ， Map 三者的区别？

Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类， Collection 集合的子接口有 Set 、 List 、 Queue 三种子接口。

List ：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个 null 元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList 、 LinkedList 和 Vector 。
Set ：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个 null 元素，必须保证元素唯一性。 Set 接口常用实现类是 HashSet 、 LinkedHashSet 以及TreeSet 。
Map 是一个键值对集合，存储键、值和之间的映射。 Key 无序，唯一； value 不要求有序，允许重复。
Map的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap。