HashMap相關問題

1、你用過HashMap嗎？什麼是HashMap？你為什麼用到它？

用過，HashMap是基於雜湊表的Map介面的非同步實現，它允許null鍵和null值，且HashMap依託於它的資料結構的設計，儲存效率特別高，這是我用它的原因

2、你知道HashMap的工作原理嗎？你知道HashMap的get()方法的工作原理嗎？

上面兩個問題屬於同一答案的問題

HashMap是基於hash演算法實現的，通過put(key,value)儲存物件到HashMap中，也可以通過get(key)從HashMap中獲取物件。當我們使用put的時候，首先HashMap會對key的hashCode()的值進行hash計算，根據hash值得到這個元素在陣列中的位置，將元素儲存在該位置的連結串列上。當我們使用get的時候，首先HashMap會對key的hashCode()的值進行hash計算，根據hash值得到這個元素在陣列中的位置，將元素從該位置上的連結串列中取出

3、當兩個物件的hashcode相同會發生什麼？

hashcode相同，說明兩個物件HashMap陣列的同一位置上，接著HashMap會遍歷連結串列中的每個元素，通過key的equals方法來判斷是否為同一個key，如果是同一個key，則新的value會覆蓋舊的value，並且返回舊的value。如果不是同一個key，則儲存在該位置上的連結串列的鏈頭

4、如果兩個鍵的hashcode相同，你如何獲取值物件？

遍歷HashMap連結串列中的每個元素，並對每個key進行hash計算，最後通過get方法獲取其對應的值物件

5、如果HashMap的大小超過了負載因子(load factor)定義的容量，怎麼辦？

負載因子預設是0.75，HashMap超過了負載因子定義的容量，也就是說超過了（HashMap的大小*負載因子）這個值，那麼HashMap將會建立為原來HashMap大小兩倍的陣列大小，作為自己新的容量，這個過程叫resize或者rehash

6、你瞭解重新調整HashMap大小存在什麼問題嗎？

當多執行緒的情況下，可能產生條件競爭。當重新調整HashMap大小的時候，確實存在條件競爭，如果兩個執行緒都發現HashMap需要重新調整大小了，它們會同時試著調整大小。在調整大小的過程中，儲存在連結串列中的元素的次序會反過來，因為移動到新的陣列位置的時候，HashMap並不會將元素放在LinkedList的尾部，而是放在頭部，這是為了避免尾部遍歷(tail traversing)。如果條件競爭發生了，那麼就死迴圈了

7、我們可以使用自定義的物件作為鍵嗎？

可以，只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定義規則，並且當物件插入到Map中之後將不會再改變了。如果這個自定義物件時不可變的，那麼它已經滿足了作為鍵的條件，因為當它建立之後就已經不能改變了。

HashSet與HashMap區別

HashMap實現了Map介面
HashSet實現了Set介面

HashMap儲存鍵值對
HashSet僅僅儲存物件

HashMap使用put()方法將元素放入map中
HashSet使用add()方法將元素放入set中

HashMap中使用鍵物件來計算hashcode值
HashSet使用成員物件來計算hashcode值

HashMap比較快，因為是使用唯一的鍵來獲取物件
HashSet較HashMap來說比較慢

HashTable與HashMap的區別

Hashtable方法是同步的
HashMap方法是非同步的

Hashtable基於Dictionary類
HashMap基於AbstractMap，而AbstractMap基於Map介面的實現

Hashtable中key和value都不允許為null，遇到null，直接返回 NullPointerException
HashMap中key和value都允許為null，遇到key為null的時候，呼叫putForNullKey方法進行處理，而對value沒有處理

Hashtable中hash陣列預設大小是11，擴充方式是old*2+1
HashMap中hash陣列的預設大小是16，而且一定是2的指數

LinkedHashMap的有序性

LinkedHashMap底層使用雜湊表與雙向連結串列來儲存所有元素，它維護著一個運行於所有條目的雙向連結串列（如果學過雙向連結串列的同學會更好的理解它的原始碼），此連結串列定義了迭代順序，該迭代順序可以是插入順序或者是訪問順序
1.按插入順序的連結串列：在LinkedHashMap呼叫get方法後，輸出的順序和輸入時的相同，這就是按插入順序的連結串列，預設是按插入順序排序

2.按訪問順序的連結串列：在LinkedHashMap呼叫get方法後，會將這次訪問的元素移至連結串列尾部，不斷訪問可以形成按訪問順序排序的連結串列。簡單的說，按最近最少訪問的元素進行排序（類似LRU演算法）

我們可以通過例子來理解我們上面所說的LinkedHashMap的插入順序和訪問順序

public static void main(String[] args) {
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    map.put("apple", "蘋果");
    map.put("watermelon", "西瓜");
    map.put("banana", "香蕉");
    map.put("peach", "桃子");

    Iterator iter = map.entrySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
        Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
        System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
    }
}

上面是簡單的HashMap程式碼，通過控制檯的輸出，我們可以看到HashMap是沒有順序的

banana=香蕉
apple=蘋果
peach=桃子
watermelon=西瓜

我們現在將HashMap換成LinkedHashMap，其他程式碼不變

Map<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();

看一下控制檯的輸出

apple=蘋果
watermelon=西瓜
banana=香蕉
peach=桃子

我們可以看到，其輸出順序是完成按照插入順序的，也就是我們上面所說的保留了插入的順序。下面我們修改一下程式碼，通過訪問順序進行排序

public static void main(String[] args) {
    Map<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>(16,0.75f,true);
    map.put("apple", "蘋果");
    map.put("watermelon", "西瓜");
    map.put("banana", "香蕉");
    map.put("peach", "桃子");

    map.get("banana");
    map.get("apple");

    Iterator iter = map.entrySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
        Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
        System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
    }
}

程式碼與之前的相比
1.替換了LinkedHashMap的建構函式，使用三個引數的建構函式，第三個引數傳進true就是表明用訪問順序來排序，預設是false（即插入順序）
2.增加了兩句LinkedHashMap的get方法，來表示最近已經訪問過這兩個元素了

//修改的程式碼
Map<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>(16,0.75f,true);
......
map.get("banana");
map.get("apple");

看一下控制檯的輸出結果

watermelon=西瓜
peach=桃子
banana=香蕉
apple=蘋果

我們可以看到，順序是先從最少訪問的元素開始遍歷（西瓜、桃子），而香蕉、蘋果是因為分別呼叫了get方法，香蕉是最先訪問的，所以它的比蘋果更少用一些。這也就是我們之前提到過的，LinkedHashMap可以選擇按照訪問順序進行排序

LinkedHashMap與HashMap的區別

LinkedHashMap有序的，有插入順序和訪問順序
HashMap無序的

LinkedHashMap內部維護著一個運行於所有條目的雙向連結串列
HashMap內部維護著一個單鏈表

什麼是ArrayList

ArrayList可以理解為動態陣列，它的容量能動態增長，該容量是指用來儲存列表元素的陣列的大小，隨著向ArrayList中不斷新增元素，其容量也自動增長
ArrayList允許包括null在內的所有元素
ArrayList是List介面的非同步實現
ArrayList是有序的

定義如下：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{

}

ArrayList實現了List介面、底層使用陣列儲存所有元素，其操作基 本上是對陣列的操作

ArrayList繼承了AbstractList抽象類，它是一個數組佇列，提供了相關的新增、刪除、修改、遍歷等功能

ArrayList實現了RandmoAccess介面，即提供了隨機訪問功能，RandmoAccess是java中用來被List實現，為List提供快速訪問功能的，我們可以通過元素的序號快速獲取元素物件，這就是快速隨機訪問

ArrayList實現了Cloneable介面，即覆蓋了函式clone()，能被克隆
ArrayList實現了java.io.Serializable介面，意味著ArrayList支援序列化

什麼是LinkedList

LinkedList基於連結串列的List介面的非同步實現
LinkedList允許包括null在內的所有元素
LinkedList是有序的
LinkedList是fail-fast的

LinkedList與ArrayList的區別

LinkedList底層是雙向連結串列
ArrayList底層是可變陣列

LinkedList不允許隨機訪問，即查詢效率低
ArrayList允許隨機訪問，即查詢效率高

LinkedList插入和刪除效率快
ArrayList插入和刪除效率低

解釋一下：

對於隨機訪問的兩個方法，get和set，ArrayList優於LinkedList，因為LinkedList要移動指標
對於新增和刪除兩個方法，add和remove，LinedList比較佔優勢，因為ArrayList要移動資料

什麼是ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap基於雙陣列和連結串列的Map介面的同步實現
ConcurrentHashMap中元素的key是唯一的、value值可重複
ConcurrentHashMap不允許使用null值和null鍵
ConcurrentHashMap是無序的

為什麼使用ConcurrentHashMap

我們都知道HashMap是非執行緒安全的，當我們只有一個執行緒在使用HashMap的時候，自然不會有問題，但如果涉及到多個執行緒，並且有讀有寫的過程中，HashMap就會fail-fast。要解決HashMap同步的問題，我們的解決方案有

Hashtable
Collections.synchronizedMap(hashMap)
這兩種方式基本都是對整個hash表結構加上同步鎖，這樣在鎖表的期間，別的執行緒就需要等待了，無疑效能不高，所以我們引入ConcurrentHashMap，既能同步又能多執行緒訪問

ConcurrentHashMap的資料結構

ConcurrentHashMap的資料結構為一個Segment陣列，Segment的資料結構為HashEntry的陣列，而HashEntry存的是我們的鍵值對，可以構成連結串列。可以簡單的理解為數組裡裝的是HashMap

從上面的結構我們可以瞭解到，ConcurrentHashMap定位一個元素的過程需要進行兩次Hash操作，第一次Hash定位到Segment，第二次Hash定位到元素所在的連結串列的頭部，因此，這一種結構的帶來的副作用是Hash的過程要比普通的HashMap要長，但是帶來的好處是寫操作的時候可以只對元素所在的Segment進行加鎖即可，不會影響到其他的Segment。正是因為其內部的結構以及機制，ConcurrentHashMap在併發訪問的效能上要比Hashtable和同步包裝之後的HashMap的效能提高很多。在理想狀態下，ConcurrentHashMap 可以支援 16 個執行緒執行併發寫操作（如果併發級別設定為 16），及任意數量執行緒的讀操作

什麼是Vector

Vector是基於可變陣列的List介面的同步實現
Vector是有序的
Vector允許null鍵和null值
Vector已經不建議使用了

public class Vector<E>
    extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{

Vector實現了List介面、底層使用陣列儲存所有元素，其操作基本上是對陣列的操作
Vector繼承了AbstractList抽象類，它是一個數組佇列，提供了相關的新增、刪除、修改、遍歷等功能
Vector實現了RandmoAccess介面，即提供了隨機訪問功能，RandmoAccess是java中用來被List實現，為List提供快速訪問功能的，我們可以通過元素的序號快速獲取元素物件，這就是快速隨機訪問
Vector實現了Cloneable介面，即覆蓋了函式clone()，能被克隆
Vector實現了java.io.Serializable介面，意味著ArrayList支援序列化

Vector和ArrayList的區別

Vector同步、執行緒安全的
ArrayList非同步、執行緒不安全

Vector 需要額外開銷來維持同步鎖，效能慢
ArrayList 效能快

Vector 可以使用Iterator、foreach、Enumeration輸出
ArrayList 只能使用Iterator、foreach輸出