Java面试总结—

Java面试总结——集合篇

摘自javaguide的集合总体框架图：

List, Set, Queue, Map 的区别

List：底层基于object[]数组，存储的元素有序、可重复。
Set：底层基于HashMap实现，存储的元素无序，不可重复。
Queue：单端队列，存储的元素有序、可重复。
Map：使用键值对（key-value）存储，key 是无序的、不可重复的。

HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 的异同

三者都是Set 接口的实现类，都能保证元素唯一，并且都不是线程安全的。
三者主要区别在于底层实现的数据结构不同：
- HashSet底层基于哈希表，元素具有唯一性。
- LinkedHashSet底层基于链表和哈希表，元素具有唯一性和有序性(元素顺序满足FIFO)
- TreeSet底层基于红黑树，支持对元素自定义排序规则。

ArrayList 和 Array（数组）的区别？

Array的大小固定；ArrayList可以动态扩容。
ArrayList允许使用泛型确保类型安全；Array不行。
ArrayList具备基本的增删改查操作；Array只能下标进行查询，没有动态增删改元素的能力。
Array既可以存储基本数据类型也可以存储对象；ArrayList只能存储对象，对于基本数据类型，需要将其转化为对应的包装类。

ArrayList 与 LinkedList 区别?

底层数据结构：ArrayList底层使用object[]数组，LinkedList底层使用双向链表。
是否支持快速随机访问：ArrayList支持，LinkedList不支持。
插入和删除是否受元素位置的影响：
- ArrayList添加元素时默认添加至列表尾部，此时时间复杂度为O(1)；但如果在指定位置添加和删除元素时，时间复杂度为O(n)。
- LinkedList在头尾插入和删除时时间复杂度为O(1)；但如果在指定位置插入删除元素时间复杂度为O(n)。

ArrayList扩容机制

ArrayList三个构造函数：

ArrayList() 默认创建长度为0的数组。
ArrayList(int initialCapacity) 创建指定容量的数组。
ArrayList(Collection<? extends E> c) 使用集合c的大小作为数组容量。

首次向集合中 add 单个元素时，集合扩容为10，再次扩容为上次的1.5倍。(扩容使用的是位运算，奇数*1.5向下取整)。

首次向集合a中 addAll 集合b的元素时，集合a扩容为max(10,集合b的元素个数) ，接着再向集合a中 addAll 集合c的元素时，集合a扩容为max(集合a容量的1.5倍，集合c的元素个数)。

位运算的速度远远快于整除运算，整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

ArrayList扩容机制描述：

ArrayList是一个数组结构的存储容器，默认数组长度是10，也可以在初始构建的时候指定长度。随着不断地向容器中添加元素，当达到上限时，ArrayList会自动进行扩容，扩容流程如下：首先会创建一个新的数组，长度为原始数组的1.5倍(使用位运算)，然后使用Arrays.copy方法将老数组的元素copy到新数组中，再将需要添加的新元素添加到新数组中。

Comparable 和 Comparator 的区别

Comparable和Comparator都是接口，都可以用来进行比较、排序，可以将Comparable理解为“内部比较器”，Comparator理解为“外部比较器”。

实现方式：
- Comparable可以直接在需要进行排序的实体类中实现，重写compateTo方法即可。
- Comparator需要另外创建一个实现Comparator接口的实现类来作为“比较器”，并在排序时将比较器作为参数传入。
各自的优缺点：
- Comparable 实现比较简单，但是需要修改源代码。
- Comparator需要新建比较器类，较为复杂，但是不需要修改源代码，并且新建的比较器类可以供多个对象排序使用。

具体参考这篇文章 Comparable和Comparator区别

HashMap和Hashtable的区别

线程安全与效率：
- HashMap线程不安全，但效率相对较高。
- Hashtable线程安全，效率相对较低。
对 Null 的支持：
- HashMap可以存储null值，键只能存一个(对应的key为0)，值可以存多个。
- Hashtable不可以存储null键和null值。
初始容量大小和每次扩容大小：
- 不指定容量：
  - HashMap默认初始化大小为 16，之后每次扩充，容量变为原来的 2 倍。
  - Hashtable默认的初始大小为 11，之后每次扩充，容量变为原来的 2n+1。
- 指定容量：
  - HashMap会将指定容量扩充为 2 的幂次方大小，即HashMap总是使用 2 的幂作为哈希表的大小。
  - Hashtable直接使用指定的容量。
扩容方式不同：当容量不足时要进行resize方法，而resize有两个步骤：
- ①扩容：两者扩容大小不一样。
- ②rehash：两者都会重新计算hash值，而两者计算hash的值的方式也不同。(如下代码)

//hashMap计算hash值
static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}
//而hashtable直接使用hashcode值作为最终的hash值