Java面试题总结-Day4

Java面试题总结-Day4

Table of Contents

• 1. ArrayList和LinkedList区别
  • 1.1. 是否线程安全
  • 1.2. 底层数据结构
  • 1.3. 插入和删除是否受元素位置的影响
  • 1.4. 是否支持快速随机访问
  • 1.5. 内存空间占用
• 2. ArrayList和Vector的区别
• 3. HashMap的底层实现
  • 3.1. JDK1.8之前的实现方法
  • 3.2. JDK1.8以后的实现方法
• 4. HashMap和HashTable的区别
  • 4.1. 是否线程安全
  • 4.2. 效率
  • 4.3. 对Null key和Null value的支持
  • 4.4. 初始容量大小和每次扩容大小的不同
  • 4.5. HashMap的长度为什么是2的幂次方
    • 4.5.1. 该算法的设计

1 ArrayList和LinkedList区别

1.1 是否线程安全

• ArrayList和LinkedList都是不同步的,也就是不保证线程安全.

1.2 底层数据结构

• ArrayList底层使用的是Object数组.
• LinkedList底层使用的是双向循环链表数据结构.

1.3 插入和删除是否受元素位置的影响

• ArrayList采用数组存储,所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响.
  • 执行 add(E e) 方法的时候,ArrayList会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾,这种情况下时间复杂度就是 \(O(1)\)
  • 如果要在指定位置i插入和删除元素的话 add(intindex, E element) ,时间复杂度就是 \(O(n-i)\).因为在进行上述操作时候集合中第i和第i个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作.
• LinkedList采用链表存储,所以插入,删除元素时间复杂度不受元素位置的影响,都是近似 \(O(1)\) ,而数组近似为 \(O(n)\)

1.4 是否支持快速随机访问

• 快速随机访问就是通过元素的序号快速获得元素对象(对应于 get(intIndex) 方法)
• LinkeList不支持高效的随机元素访问,而ArrayList实现了RandomAccess接口,所以有随机访问的能力.

1.5 内存空间占用

• ArrayList的空间浪费主要体现在list列表的结尾会预留一定的容量空间.
• LinkedList的空间话费则体现在它每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间(因为要存放直接后继和直接前驱以及数据).

2 ArrayList和Vector的区别

• Vector类的所有方法都是同步的.可以由两个线程安全地访问同一个Vector对象,但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间.
• ArrayList不是同步的,在不需要保证线程安全时建议使用ArrayList

3 HashMap的底层实现

3.1 JDK1.8之前的实现方法

• JDK1.8之前HashMap由 数组+链表 组成的("链表散列"即数组和链表的组合体).
• 数组是HashMap的主体,链表则是为了解决哈希冲突而存在的.(HashMap采用拉链法"链地址法"解决冲突)
• 如果定位到的数组位置不含链表(当前entry的next指向null),那么对于查找,添加等操作很快,仅需一次寻址即可.
• 如果定位的数组包含链表,对于添加操作,其时间复杂度依然为 \(O(1)\) ,因为最新的Entry会插入链表头部,即需要简单改变引用链即可以.
• 对于查找操作来讲,就需要遍历链表,然后通过key对象equals方法逐一对比查找.

3.2 JDK1.8以后的实现方法

• JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阀值(默认是8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间.
• TreeMap,TreeSet以及JDK1.8知乎的HashMap底层都用了红黑树.红黑树就是为了接二觉二叉查找树的缺陷,因为二叉查找树在某些情况下会退化为一个线性结构

4 HashMap和HashTable的区别

4.1 是否线程安全

• HashMap是非线程安全的.
• HashTable是线程安全的.

4.2 效率

• 因为线程安全的问题,HashMap要比HashTable效率高一些.
• 另外,HashTable基本被淘汰,不要在代码中使用它.

4.3 对Null key和Null value的支持

• HashMap中,null可以作为键,这样的键只有一个,可以由一个或多个键所对应的值为null.
• HashTable中put进的键值只要有一个null,直接抛出NullPointeerException.

4.4 初始容量大小和每次扩容大小的不同

• 创建时不指定初值,HashTable默认的初始大小为11,之后每次扩充,容量会变为原来的2n+1.
• HashMap默认的初始大小为16.之后每次扩充,容量变为原来的2倍.
• 创建时候如果给定了容量初始值,那么HashTable会直接使用你给定的大小,而HashMap会将其扩充为2的幂次方大小.

4.5 HashMap的长度为什么是2的幂次方

• 为了能让HashMap存取高效,尽量较少碰撞,也就是要尽量把数据分配均匀,每个链表/红黑树长度大致相同.这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法.

4.5.1 该算法的设计

• 位运算操作比取余操作更快.
• 取余操作中如果除数是2的幂次则等价于其除数-1的与操作,也就是说 \(hash % length == hash & (length - 1)\) 的前提是length是2的n次方.
• 所以HashMap的长度是2的幂次方.

Date: 2018-11-03 09:42

Author: devinkin

Created: 2018-11-03 六 09:42

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