集合问题

集合有哪些？

  1. List（列表）：
    • ArrayList：基于动态数组实现，支持快速随机访问，但插入和删除操作效率较低。
    • LinkedList：基于双向链表实现，插入和删除操作效率较高，但随机访问效率较低。
    • Vector：与ArrayList类似，但是是线程安全的，性能相对较低。
  2. Set（集）：
    • HashSet：基于哈希表实现，不保证元素的顺序，不允许重复元素。
    • LinkedHashSet：在HashSet的基础上使用双向链表维护元素的插入顺序。
    • TreeSet：基于红黑树实现，元素按照自然顺序或自定义比较器排序，不允许重复元素。
  3. Queue（队列）：
    • LinkedList：双向链表实现，可用作队列和栈。
    • PriorityQueue：基于堆实现的优先队列。
  4. Map（映射）：
    • HashMap：基于哈希表实现，使用键值对存储数据，不保证顺序，允许使用null键和null值。
    • LinkedHashMap：在HashMap的基础上使用双向链表维护元素的插入顺序或访问顺序。
    • TreeMap：基于红黑树实现，按照键的自然顺序或自定义比较器排序。
  5. Stack（栈）：
    • Stack：基于Vector实现的栈，后进先出（LIFO）。

以上是Java中常见的集合类，每种集合类都有其适用的场景和特点，可以根据具体的需求选择合适的集合类来存储和操作数据。

ArrayList和LinkedList的区别。

ArrayList和LinkedList是Java中两种常见的列表（List）实现，它们有以下区别：

  1. 内部实现结构：
    • ArrayList：基于动态数组实现，使用数组来存储元素，可以随机访问数组中的元素。
    • LinkedList：基于双向链表实现，每个节点包含一个元素和对前后节点的引用，插入和删除操作效率较高，但随机访问元素的效率较低。
  2. 访问效率：
    • ArrayList：由于基于数组实现，支持根据索引进行快速随机访问，时间复杂度为O(1)。
    • LinkedList：由于基于链表实现，随机访问需要从头或尾部开始遍历到指定位置，时间复杂度为O(n)，其中n为元素的数量。
  3. 插入和删除效率：
    • ArrayList：在末尾进行插入和删除操作效率较高，时间复杂度为O(1)。但在列表中间进行插入和删除操作，需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)。
    • LinkedList：由于基于链表实现，插入和删除操作只需修改节点的引用，效率较高，时间复杂度为O(1)。
  4. 内存占用：
    • ArrayList：由于使用动态数组存储元素，除了实际存储的元素外，还会有一定的空间浪费，因为需要预留一定的空间作为缓冲区。
    • LinkedList：由于使用链表存储元素，除了实际存储的元素外，还需要额外的空间来存储节点的引用，所以相对于ArrayList来说，占用的内存空间较多。

综上所述，当需要频繁地进行插入和删除操作时，LinkedList的效率更高。而当需要频繁地进行随机访问操作时，ArrayList的效率更高。因此，在选择ArrayList和LinkedList之间时，需要根据具体的需求和操作场景来决定使用哪种实现。

JDK1.7到JDK1.8中HashMap发生了什么变化？

在JDK 1.7和JDK 1.8之间，HashMap在内部实现上发生了一些变化，主要包括以下几点：

  1. 数据结构：
    • JDK 1.7中的HashMap采用数组+链表的数据结构来存储键值对。当发生哈希冲突时，使用链表将冲突的元素链接在一起。
    • JDK 1.8中的HashMap引入了红黑树，即链表长度超过一定阈值（默认为8）时，将链表转换为红黑树，以提高在哈希冲突较多的情况下的查找效率。
  2. 存储方式：
    • JDK 1.7中的HashMap在每个数组元素上都存储了一个Entry链表的头节点，即使在该链表上没有发生哈希冲突。
    • JDK 1.8中的HashMap对于没有发生哈希冲突的数组元素，不再存储头节点，而是使用一个空的特殊节点来表示空槽。
  3. 扩容机制：
    • 扩容机制有所不同。

这些变化的目的是为了提高HashMap在哈希冲突较多的情况下的查找效率，减少链表的长度，进而提升性能。通过引入红黑树来替代过长的链表，可以在最坏情况下将查找的时间复杂度从O(n)降低到O(log n)。同时，在存储空间上也有所改进，减少了空槽的占用。

需要注意的是，虽然JDK 1.8对HashMap进行了优化，但在实际应用中，还是需要根据具体的场景和需求选择合适的数据结构和容量，以达到最佳的性能和效果。

说下HashMap的Put方法。

HashMap的put(key, value)方法用于将指定的键值对存储到HashMap中。下面是HashMap的put方法的简要描述：

  1. 首先，将传入的key通过hashCode()方法计算哈希码（hash code），以确定该键值对在数组中的位置。
  2. 接着，通过哈希码和数组长度取模的方式，确定该键值对应的数组索引位置。如果该位置上没有元素，直接将键值对存储到该位置。
  3. 如果该位置已经存在元素（可能是链表或红黑树的头节点），则需要进行进一步的操作：
    • 如果该位置上的元素是链表，则遍历链表，根据键的equals()方法判断是否存在相同的键。如果找到相同的键，则替换对应的值。如果遍历完链表仍未找到相同的键，则将新的键值对添加到链表的末尾。
    • 如果该位置上的元素是红黑树，则通过红黑树的插入操作，将键值对插入到红黑树中。如果红黑树发生结构变化（如需要转换为链表），则可能需要进行相应的调整。
  4. 在插入键值对后，检查HashMap中的元素个数是否超过负载因子与当前容量的乘积，如果超过则进行扩容操作。

总结来说，HashMap的put方法通过哈希码计算数组索引位置，处理哈希冲突，处理链表和红黑树，以及进行扩容操作，确保键值对能够正确地存储在HashMap中。

HashMap的扩容机制原理。

HashMap的扩容机制是为了保持负载因子（Load Factor）在一个可接受的范围内，以保证HashMap的性能和空间利用率。当HashMap中的元素数量超过负载因子与当前容量的乘积时，就会触发扩容操作。

下面是HashMap的扩容机制的原理：

  1. 当HashMap中的元素数量超过负载因子与当前容量的乘积时，即 size > loadFactor * capacity，就会触发扩容操作。
  2. 扩容操作会创建一个新的容量更大的数组，通常是当前容量的两倍。
  3. 遍历原数组中的所有元素，重新计算每个键值对的哈希码，然后根据新容量的大小计算新的数组索引。
  4. 将每个键值对存储到新的数组中的对应位置，形成新的HashMap。
  5. 扩容完成后，原来的数组会被丢弃，成为可回收的垃圾。

扩容的目的是为了减少哈希冲突，保持数组中的链表或红黑树的长度较短，提高查找、插入和删除操作的性能。通过扩大容量，可以增加数组的槽位数量，使得键值对能够更均匀地分布在数组中，减少碰撞的概率。

需要注意的是，扩容操作可能会引起大量的键值对重新哈希和移动，这会耗费一定的时间和计算资源。因此，在设计HashMap时，需要根据实际情况合理设置负载因子，以在空间利用率和性能之间做出权衡。

ConcurrentHashMap和HashMap是什么关系，有什么区别？

ConcurrentHashMap和HashMap是Java集合框架中的两个不同的实现，它们有一些相似之处，但也存在一些关键的区别。

  1. 线程安全性：
    • HashMap是非线程安全的，不适合在多线程环境下并发访问和修改。如果多个线程同时对HashMap进行修改，可能会导致数据不一致或抛出异常。
    • ConcurrentHashMap是线程安全的，它通过使用分段锁（Segment Level Locking）和CAS操作（Compare and Swap）等技术来实现高效的并发访问和修改。多个线程可以同时对ConcurrentHashMap进行读取和写入操作，而不会导致数据不一致。
  2. 性能和并发度：
    • 在单线程环境下，HashMap的性能可能更好，因为它不需要额外的并发控制开销。
    • 在多线程环境下，并发度较高的情况下，ConcurrentHashMap的性能通常会优于HashMap，因为它可以支持更高的并发度，通过细粒度的锁机制和CAS操作减少了锁的争用。
  3. 迭代器：
    • HashMap的迭代器在遍历期间不是强一致性的。如果在迭代期间对HashMap进行修改，可能会导致ConcurrentModificationException异常。
    • ConcurrentHashMap的迭代器是强一致性的。它可以在遍历期间检测到并发修改，并防止抛出ConcurrentModificationException异常。

综上所述，ConcurrentHashMap是对HashMap的并发安全版本，它提供了线程安全的操作，并优化了在多线程环境下的性能和并发度。因此，如果需要在多线程环境中安全地进行并发操作，应选择ConcurrentHashMap；如果在单线程环境下或者不需要并发安全的场景下，可以选择HashMap以获得更好的性能。

ConcurrentHashMap和HashTable有什么区别？

ConcurrentHashMap和HashTable是Java集合框架中的两个线程安全的哈希表实现，它们有以下区别：

  1. 锁的粒度：
    • ConcurrentHashMap使用了分段锁（Segment Level Locking）的机制，将哈希表分成多个段，每个段都拥有独立的锁。这样可以使多个线程在并发访问时可以同时操作不同的段，减少了锁的竞争，提高了并发性能。
    • HashTable使用了全局锁（Synchronized）来保护整个哈希表，即一次只能有一个线程对整个表进行操作。这导致在并发访问时只能一个线程执行操作，性能较差。
  2. 空键和空值：
    • ConcurrentHashMap允许使用null作为键和值。它对null值进行了特殊处理，不会抛出NullPointerException异常。
    • HashTable不允许使用null作为键或值，如果尝试将null值存储到HashTable中，会抛出NullPointerException异常。
  3. 迭代器：
    • ConcurrentHashMap的迭代器是弱一致性的（weakly consistent），它不会抛出ConcurrentModificationException异常。迭代器在遍历期间可以反映出迭代开始时的状态，但无法保证在遍历期间其他线程对Map的修改是否可见。
    • HashTable的迭代器是强一致性的（fail-fast），如果在迭代期间对HashTable进行修改，会抛出ConcurrentModificationException异常。
  4. 继承关系：
    • ConcurrentHashMap是JDK 1.5引入的新类，实现了ConcurrentMap接口，它是HashMap的并发安全版本。
    • HashTable是早期Java版本中提供的线程安全的哈希表实现，它继承自Dictionary类。

总体而言，ConcurrentHashMap是Java集合框架中更现代和高效的线程安全哈希表实现，相比之下，HashTable的性能和并发性能较差。因此，在并发环境下，推荐使用ConcurrentHashMap，而HashTable已经逐渐被废弃。

ConcurrentHashMap在1.8做了什么优化。

ConcurrentHashMap的扩容机制和流程。

ConcurrentHashMap读取数据的流程。

ConcurrentHashMap读取计数器的实现。