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集合

GGBOND2025/5/17大约 4 分钟

Java中有哪些集合？

回答：
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List, Set, Queue, Map 有什么区别？

  • List：有序、可重复，如 ArrayList、LinkedList
  • Set：无序、元素唯一，无 Value，如 HashSet、TreeSet
  • Queue：队列结构，先进先出，如 LinkedList、PriorityQueue
  • Map：键值对存储，键唯一，如 HashMap、TreeMap

ArrayList 和 数组 有什么区别？

回答：

  • 数组：长度固定，类型单一，性能高
  • ArrayList：长度可变，提供丰富的API，底层基于数组实现
  • 适用场景：数组适合性能敏感、长度固定的场景，ArrayList 更适合动态增删数据的场景

为什么要使用集合，如何选择？

一、使用集合的原因

  1. 动态扩容：自动扩展容量，无需预设大小
  2. 功能丰富：提供常用操作方法
  3. 类型安全：使用泛型，避免类型错误
  4. 高性能：Java 集合经过优化，效率高

二、选择集合的方法

  1. 按数据特点：

    • 允许重复：用 List（ArrayList、LinkedList）
    • 不允许重复：用 Set（HashSet、TreeSet）
    • 键值对存储：用 Map（HashMap、TreeMap）

  2. 按线程环境：

    • 单线程：用非同步集合（ArrayList、HashMap）
    • 多线程：用同步集合（Vector、ConcurrentHashMap）

ArrayList 的扩容机制？

回答：

  1. 初始容量：默认初始容量为 0（JDK 8+ 后），首次添加元素时扩容为 10。
  2. 扩容触发条件：当元素数量超过当前容量时触发扩容。
  3. 扩容公式：新容量 = 原容量 * 1.5（如 10 → 15 → 22 → 33）。
  4. 数组复制：扩容后通过 Arrays.copyOf() 复制数组，性能开销较大。
  5. 优化：可通过 new ArrayList<>(初始容量) 手动预分配容量，避免频繁扩容。

面试答题模板：

1. 初始容量：默认 0，首次添加扩容为 10。
2. 触发条件：元素数量超过当前容量。
3. 扩容公式：原容量 * 1.5。
4. 数组复制：使用 `Arrays.copyOf()`，性能开销大。
5. 优化：预分配容量提升性能。

源码验证（JDK 17）

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity; // 若1.5倍不够，直接用minCapacity
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 处理超大容量
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 复制数组
}

Comparable 和 Comparator 的区别

1. 核心区别

维度ComparableComparator
接口定义compareTo() 方法，定义自然排序规则compare() 方法，定义临时排序规则
耦合度排序与类绑定，侵入性强排序与类分离，解耦性好
使用场景类的默认排序方式需要额外排序规则（如逆序、按其他字段排序）

2. 代码对比

Comparable 示例

public class Person implements Comparable<Person> {
    @Override
    public int compareTo(Person other) {
        return this.age - other.age;  // 按年龄升序
    }
}
Collections.sort(people);  // 自动按默认规则排序

Comparator 示例

Comparator<Person> ageComparator = (p1, p2) -> p1.getAge() - p2.getAge();  // 按年龄升序
Collections.sort(people, ageComparator);  // 按指定规则排序

3. 应用场景

  • Comparable：自定义类的默认排序，常用于数字、字符串等基本类型
  • Comparator：临时排序、按多个规则排序，或对未实现 Comparable 的类排序

HashMap 和 Hashtable 的区别

  • HashMap 面向性能，线程不安全 → 非并发场景首选。
  • Hashtable 古老低效，已被 ConcurrentHashMap 淘汰。
维度HashMapHashtable
线程安全❌ 线程不安全✔ 方法全部 synchronized，线程安全
性能高（无锁）低（有锁）
null 支持允许 1 个 null key、多个 null value不允许 null key/value
迭代器Iterator，fail-fastEnumerator，非 fail-fast
继承体系继承 AbstractMap继承 Dictionary（已过时）
使用场景普通场景，高性能需求老旧代码；一般用 ConcurrentHashMap 替代
替代方案—ConcurrentHashMap（更细粒度锁 + 更高并发）

HashMap 的底层原理是什么？

  • 底层结构：数组 + 链表 + 红黑树。
  • 定位方式：通过 hash(key) 计算索引定位桶位。
  • 冲突解决：拉链法（链表），链表超过阈值（默认 8）转红黑树提升查询效率。
  • 扩容机制：容量达到 0.75 * size 时触发扩容（2 倍），并重新分配节点位置。
  • 非线程安全原因：多线程下扩容可能导致链表成环、数据覆盖。

详情：HashMap 的底层原理

ConcurrentHashMap 底层结构与如何保证线程安全？

底层结构：Node[]数组 + 链表 + 红黑树，JDK8+采用桶级锁+CAS无锁操作替代JDK7的分段锁。

线程安全机制：

  • CAS无锁操作：插入时通过CAS设置节点，避免阻塞
  • synchronized桶级锁：只锁定具体桶位，粒度更细
  • 原子计数：baseCount + CounterCells实现高效size统计

详情：ConcurrentHashMap 的底层原理与线程安全

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