Java-集合-八股文

  1. list、set
    2. list:有序，可重复，允许多个null，支持下标随机访问
set:无序，不可重复，单一null，必须遍历访问
  2. arraylist、linkedlist
    3. arraylist:基于数组实现，占用连续空间，有利于查找、修改，不利于插入、删除[适用场景不同]
linkedlist:基于链表实现，不要求占用空间连续，有利于插入、删除，不利于查找、修改[适用场景不同]
  3. concurrenthashmap扩容机理
    4. 1.7之前:基于segment分段hashmap存储实现的，segment分段存储部分不扩容，仅内部的hashmap进行扩容[哪个线程对应的内部hashmap需要扩容，哪个线程就负责做这个事情]
1.8之后:不是基于segment分段存储实现的，所有的K-V对都包含在一个map中，只是扩容的时候，那就每个子线程都参与扩容
  4. JDK版本变迁，hashmap的主要变更
    5. 1.7:底层是数组+链表，哈希算法复杂 头插法
1.8:底层是数组+链表+红黑树，由于引入红黑树，哈希算法得到简化，从而优化hashmap的插入、查询效率 尾插法
  5. hashmap的put方法
    6. 大体流程:
1.依据key和哈希算法计算下标
2.如果下标位置为空，则封装成对象(1.7:entry对象,1.8:node对象)，放置该位置
3.如果下标位置不空，
3.1 JDK1.7:判断是否需要扩容，然后，头插法插入到对应位置的链表中
3.2 JDK.8:判断是红黑树节点还是链表节点，然后插入到hashmap里面，最后判断扩容
3.2.1 红黑树节点:将KV对封装成红黑树节点，加入到红黑树中
3.2.2 链表节点:尾插法插入到对应位置的链表中，如果多于等于8个节点，将链表转为红黑树
  6. hashmap的get方法
    7. 大体流程:
1.计算hashcode,其本质是将存储地址转换成一个整数得到
2.hashcode高16位与低16位进行异或，得到一个整数值，将其对范围取模，从而限制下标的取值一定在范围之内
3.查看对应的下标数据，是否为空
3.1.哈希桶为空，直接返回空
3.2.哈希桶不为空，节点结构是红黑树还是链表
(1)、后续是红黑树，红黑树结构执行相应的 getTreeNode(hash,key) 查找操作。[hash 目标哈希值  key 目标键值]
(2)、后续是链表，则循环遍历链表根据key获取value
  7. hashmap扩容机理
    8. 1.7:生成新数组，遍历原数组上的每个链表，将内部数据逐个转移至新数组
1.8:生成新数组，遍历原数组上的每个链表与红黑树
①如果原数组上是链表，遍历每个元素，重新计算下标并转移
②如果原数组上是红黑树，遍历每个元素，重新计算下标并转移，有冲突再购建链表与红黑树
  8. copyonwriteArrayList
    9. 线程安全的arrayList,底层也是用数组实现的，主要集中在读与写操作上
读：由于读写分别在老新数组上，因此，互相不干扰，也因此，读的性能不会受写的性能影响[适用于读多写少]
写：写操作会生成新数组，在完成之前，其他线程无法进行写操作[上了锁，线程安全]；在完成之前，读的是原数组，写的是新数组，两者是不会互相干扰的。
  9. concurrentHashMap为什么不能存储Null
    10. 因为concurrentHashMap一般的应用场景都是多线程的情况，
如果允许存储Null值，就会出现歧义，不确定
1.没有找到这个值
2.这个值本身就是Null
单线程不存在误判，因为逻辑都在一起，但是，多线程可能逻辑都是分开的。
  10. arraylist的扩容机制
    11. 触发扩容条件:初始默认情况下，arraylist容量为10，当10个容量已满，仍然需要往里添加时就会触发arraylist扩容。
扩容流程:
1.申请当前容量的 1.5倍的空间
2.将当前数据拷贝至新空间
3.将新数据存储至新空间，扩容完成
  11. 为什么hashmap会出现死循环
    12. 这个问题仅会出现在JDK7，JDK8以后 官方修复了
主要原因:hashmap扩容机制+并发机制

    扩容机制:头插法

    由图可知，头插法会导致链表元素反转

    在并发机制下，指针的指向会变成

    由图可知，两个线程的指针指向，此时都是一样的，且是“正确”的
    由于并发在微观上是串行的，因此，极端情况下，一个线程扩容完毕以后，另一个线程可能都没有开始扩容，就会导致如下情况

    此时，线程2的指针逻辑与真实情况相反，如果继续扩容，就会形成死循环



    扩容基本逻辑:

    next = T2.next
i = indexFor(T2.hash,newCapcity)
T2.next = newTable[i]
newTable[i] = T2
T2 = next
//循环上述 直至T2为 null
//这段逻辑带入T2情况 即可得到死循环

    可能1.8 从头插法改成尾插法 也有这方面的考虑 毕竟尾插法是不会改变链表顺序的

  12. 为什么链表转红黑树的阈值是8，而红黑树转链表的阈值是6
    13. 1.当数量小于8的时候，链表性能并不太低
2.在默认的负载因子0.75的情况下，通过计算泊松分布，哈希冲突达到8次的概率已经小于百万分之一了，所以没必要再大了
3.红黑树本身单个节点的空间占用是链表单个节点的两倍，且红黑树本身的自平衡特性也会带来插入的开销[左旋右旋]，因此，也不能单纯的替换掉链表，否则会带来空间上的浪费

之所以，链表转红黑树设置阈值为6
1.因为，如果两种转换设置成一样的，会造成两种数据结构不停的相互激荡转换

ps:当容量大于等于64时，也会将链表转换为红黑树
  13. arraylist的fail-fast机制
    14. fail-fast:迭代的时候，发现了其他线程在修改，立即抛异常

成员变量:
迭代器:expectedModCount
集合:modCount

每次迭代会去检查两个成员变量是否一致 不一致就抛异常
  14. copyOnWriteArrayList的fail-safe机制
    15. fail-safe:迭代的时候，发现了其他线程在修改，可以牺牲部分一致性，使得迭代可以继续(类似copyOnWriteArrayList那种读写分离的方式)

区别在于
迭代器的内部数据 与 集合的数据 并不是同一份

集合每次写操作 都会在原数组上 拷贝一份 长度+1 的数组
因为是拷贝 因此地址与迭代器内的数据地址不是同一个

从而实现读写分离
读:old
写:new

参考:
1.https://zhuanlan.zhihu.com/p/458785543
2.https://blog.csdn.net/m0_68006260/article/details/125028368
3.https://blog.csdn.net/Liu_Wd/article/details/108052428

posted @ 2023-07-16 17:25  356a  阅读(13)  评论(0)  编辑  收藏  举报