Java常见面试知识点汇总

Posted 2022-07-31 DreamMakers

提问：LinkedHashMap与TreeMap的实现原理？两者怎么保证有序性的？两者有什么区别？

LinkedHashMap和TreeMap都是哈希表结构的具体实现。

（a）LinkedHashMap的实现原理

LinkedHashMap类继承自HashMap，哈希表的内部存取基本和HashMap是一样的。

在LinkedHashMap内部，维护了链表的首尾引用，分别为head和tail，并且定义了一个accessOrder变量，用于控制是根据插入顺序排序还是根据读取顺序排序。

当accessOrder为false时，表示根据插入顺序排序；当accessOrder为true时，表示根据获取顺序排序；

如果使用不带accessOrder的构造函数，默认accessOrder=false，即根据元素的插入顺序进行排序。

/**
 * The head (eldest) of the doubly linked list.
 */
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

/**
 * The tail (youngest) of the doubly linked list.
 */
transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

/**
 * The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>
 * for access-order, <tt>false</tt> for insertion-order.
 *
 * @serial
 */
final boolean accessOrder;

在插入元素时，LinkedHashMap会使用首尾指针去维护新插入的元素，将当前新增节点放到tail节点的后面；

如果在构造对象时传入了accessOrder=true，则表示根据获取顺序排序。此时，如果在调用get（）方法前只有插入，那么链表维护的顺序即是元素插入的顺序，也可以理解为就是元素被访问的顺序。如果通过get（）方法获取了元素，则在获取该元素后会调用afterNodeAccess()方法，该将该元素顺序调整到链表的尾部，从而实现在遍历链表时是根据访问顺序排序，最后访问的元素永远在链表的尾部。

public V get(Object key)

Node<K,V> e;

if ((e = getNode(hash(key), key)) == null)

    return null;

if (accessOrder)

    afterNodeAccess(e);

return e.value;

（2）TreeMap的实现原理

TreeMap底层是基于红黑树数据结构实现的，所以时间复杂度在log(n）。

在构造TreeMap对象时，可以传入比较器，也可以不传入。如果不传入，则默认按照键key的自然排序规则(应该是按照ASCII的顺序)进行排序；

如果在构造方法中传入了Comparator对象，则以Comparator对象的方法进行比较；否则，以Comparable的compareTo()方法进行比较，此时要求保存在TreeMap中的类型必须实现了Comparable接口。

TreeMap中不允许插入key为null，否则会报错NullPointerException；(以此对应的，HashMap是可以插入key为null的场景，从而HashSet、LinkedHashSet、LinkedHashMap也都允许，并且HashMap还支持value为null)，但是value允许传null；

TreeMap是非线程安全的；

提问：HashTable和ConcurrentHashMap的区别？

HashTable的线程安全是通过在操作方法上添加synchronized关键字实现的，而ConcurrentHashMap的线程安全实现方式在不同的JDK版本中是不同的，在JDK1.7中是通过分段锁实现的，而在JDK1.8中是通过在每个数组元素上加锁的，每个元素可能对应的是一个链表或者是一个红黑树。

它们都可以用于多线程的环境，但是当Hashtable的大小增加到一定的时候，性能会急剧下降，因为迭代时map需要被锁定很长的时间。因为ConcurrentHashMap引入了分段锁的概念(segmentation)，不论它变得多么大，仅仅需要锁定map的某个部分，而其它的线程不需要等到迭代完成才能访问map。简而言之，在迭代的过程中，ConcurrentHashMap仅仅锁定map的某个部分（这是在JDK1.7中的实现方式，在1.8之后没有采用分段锁），而Hashtable则会锁定整个map。

提问：HashMap在JDK1.8中的实现相比于JDK1.7有哪些优化？

（a）JDK1.7用的是头插法，而JDK1.8及之后使用的都是尾插法。

为什么要这样做呢？因为JDK1.7是用单链表进行的纵向延伸，当采用头插法时会容易出现逆序且环形链表死循环问题。但是在JDK1.8之后是因为加入了红黑树使用尾插法，能够避免出现逆序且链表死循环的问题。

（b）扩容后数据存储位置的计算方式也不一样：

在JDK1.7的时候是直接用hash值和需要扩容的二进制数进行&（这里就是为什么扩容的时候为啥一定必须是2的多少次幂的原因所在，因为如果只有2的n次幂的情况时最后一位二进制数才一定是1，这样能最大程度减少hash碰撞）（hash值 & length-1）

而在JDK1.8的时候直接用了JDK1.7的时候计算的规律，也就是扩容前的原始位置+扩容的大小值=JDK1.8的计算方式，而不再是JDK1.7的那种异或的方法。但是这种方式就相当于只需要判断Hash值的新增参与运算的位是0还是1就直接迅速计算出了扩容后的储存方式。

（c）JDK1.7版本中HashMap采用数组+链表实现，JDK1.8版本中通过数组+链表+红黑树实现；

（d) JDK1.7用了9次扰动处理=4次位运算+5次异或，而JDK1.8只用了2次扰动处理=1次位运算+1次异或。

（e）对于待插入的新数据，在JDK1.7中是在扩容后老数据迁移之后再进行新数据的插入，但是在JDK1.8中，是将新数据插入之后再进行扩容，新老数据在扩容后统一迁移处理；

提问：哈希冲突的解决办法有哪些？

解决哈希冲突的三种方法：拉链法、开放地址法、再散列法。

链接地址法的思路是将哈希值相同的元素构成一个单链表，并将单链表的头指针存放在哈希表的第i个单元中。链表法适用于经常进行插入和删除的情况。

开放定址法从发生冲突的那个单元起，按照一定的次序，从哈希表中找到一个空闲的单元。然后把发生冲突的元素存入到该单元的一种方法。开放定址法需要的表长度要大于等于所需要存放的元素。

在开放定址法中解决冲突的方法有：线行探查法、平方探查法、双散列函数探查法。

再散列法，就是在发生冲突的时候使用其他哈希函数进行计算，直到冲突不在发生。

提问：HashSet能不能保存null值？对于null值怎么处理的hashcode？

HashSet可以保存null值，在HashSet内部是使用HashMap数据结构进行维护的，所有的key==null都指向同一个对象。

对于key=null的情况，会特殊处理，调用putForNullKey(value)方法。所有key值为null的都保存在bucketIndex为0的位置。如果发现已经有null保存进去了，则不再重复添加null节点。

备注说明

如果想第一时间获取最新最全的面试知识和面试技巧，欢迎扫码关注微信公众号（IT面试直通车），关于互联网编程与面试，这里一定有你想要的。

目前公众号处于初期内容整理建设阶段，计划半年时间将所有相关知识点都整理汇总，添加关注后可以跟随公众号一起逐渐成长，如对相关问题有疑问，可回复进行探讨，谢谢。

前文回顾

Java常见面试知识点汇总（1）

Java常见面试知识点汇总（2）