【面试题每日学习】13

1.Map 常见实现类有哪些?

答:Map 的常见实现类如下列表:

  • Hashtable:Java 早期提供的一个哈希表实现,它是线程安全的,不支持 null 键和值,因为它的性能不如 ConcurrentHashMap,所以很少被推荐使用;
  • HashMap:最常用的哈希表实现,如果程序中没有多线程的需求,HashMap 是一个很好的选择,支持 null 键和值,如果在多线程中可用 ConcurrentHashMap 替代;
  • TreeMap:基于红黑树的一种提供顺序访问的 Map,自身实现了 key 的自然排序,也可以指定的 Comparator 来自定义排序;
  • LinkedHashMap:HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,可在遍历时保持与插入一样的顺序。

2.使用 HashMap 可能会遇到什么问题?如何避免?

答:HashMap 在并发场景中可能出现死循环的问题,这是因为 HashMap 在扩容的时候会对链表进行一次倒序处理,假设两个线程同时执行扩容操作,第一个线程正在执行 B→A 的时候,第二个线程又执行了 A→B ,这个时候就会出现 B→A→B 的问题,造成死循环。
解决的方法:升级 JDK 版本,在 JDK 8 之后扩容不会再进行倒序,因此死循环的问题得到了极大的改善,但这不是终极的方案,因为 HashMap 本来就不是用在多线程版本下的,如果是多线程可使用 ConcurrentHashMap 替代 HashMap。

3.以下说法正确的是?

A:Hashtable 和 HashMap 都是非线程安全的
B:ConcurrentHashMap 允许 null 作为 key
C:HashMap 允许 null 作为 key
D:Hashtable 允许 null 作为 key
答:C
题目解析:Hashtable 是线程安全的,ConcurrentHashMap 和 Hashtable 是不允许 null 作为键和值的。

4.TreeMap 怎么实现根据 value 值倒序?

答:使用 Collections.sort(list, new Comparator>() 自定义比较器实现,先把 TreeMap 转换为 ArrayList,在使用 Collections.sort() 根据 value 进行倒序,完整的实现代码如下。

TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap();
treeMap.put("dog", "dog");
treeMap.put("camel", "camel");
treeMap.put("cat", "cat");
treeMap.put("ant", "ant");
// map.entrySet() 转成 List
List<Map.Entry<String, String>> list = new ArrayList<>(treeMap.entrySet());
// 通过比较器实现比较排序
Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<String, String>>() {
  public int compare(Map.Entry<String, String> m1, Map.Entry<String, String> m2) {
    return m2.getValue().compareTo(m1.getValue());
  }
});
// 打印结果
for (Map.Entry<String, String> item : list) {
  System.out.println(item.getKey() + ":" + item.getValue());
}

程序执行结果:

dog:dog
cat:cat
camel:camel
ant:ant

5.以下哪个 Set 实现了自动排序?

A:LinedHashSet
B:HashSet
C:TreeSet
D:AbstractSet

答:C

6.以下程序运行的结果是什么?

Hashtable hashtable = new Hashtable();
hashtable.put("table", null);
System.out.println(hashtable.get("table"));

答:程序执行报错:java.lang.NullPointerException。Hashtable 不允许 null 键和值。

7.HashMap 有哪些重要的参数?用途分别是什么?

答:HashMap 有两个重要的参数:容量(Capacity)和负载因子(LoadFactor)。

  • 容量(Capacity):是指 HashMap 中桶的数量,默认的初始值为 16。
  • 负载因子(LoadFactor):也被称为装载因子,LoadFactor 是用来判定 HashMap 是否扩容的依据,默认值为 0.75f,装载因子的计算公式 = HashMap 存放的 KV 总和(size)/ Capacity。

8.HashMap 和 Hashtable 有什么区别?

答:HashMap 和 Hashtable 区别如下:

  • Hashtable 使用了 synchronized 关键字来保障线程安全,而 HashMap 是非线程安全的;
  • HashMap 允许 K/V 都为 null,而 Hashtable K/V 都不允许 null;
  • HashMap 继承自 AbstractMap 类;而 Hashtable 继承自 Dictionary 类。

9.什么是哈希冲突?

答:当输入两个不同值,根据同一散列函数计算出相同的散列值的现象,我们就把它叫做碰撞(哈希碰撞)。

10.有哪些方法可以解决哈希冲突?

答:哈希冲突的常用解决方案有以下 4 种。

  • 开放定址法:当关键字的哈希地址 p=H(key)出现冲突时,以 p 为基础,产生另一个哈希地址 p1,如果 p1 仍然冲突,再以 p 为基础,产生另一个哈希地址 p2,循环此过程直到找出一个不冲突的哈希地址,将相应元素存入其中。
  • 再哈希法:这种方法是同时构造多个不同的哈希函数,当哈希地址 Hi=RH1(key)发生冲突时,再计算 Hi=RH2(key),循环此过程直到找到一个不冲突的哈希地址,这种方法唯一的缺点就是增加了计算时间。
  • 链地址法:这种方法的基本思想是将所有哈希地址为 i 的元素构成一个称为同义词链的单链表,并将单链表的头指针存在哈希表的第 i 个单元中,因而查找、插入和删除主要在同义词链中进行。链地址法适用于经常进行插入和删除的情况。
  • 建立公共溢出区:将哈希表分为基本表和溢出表两部分,凡是和基本表发生冲突的元素,一律填入溢出表。

11.HashMap 使用哪种方法来解决哈希冲突(哈希碰撞)?

答:HashMap 使用链表和红黑树来解决哈希冲突,详见本文 put() 方法的执行过程。

12.HashMap 的扩容为什么是 2^n ?

答:这样做的目的是为了让散列更加均匀,从而减少哈希碰撞,以提供代码的执行效率。

13.有哈希冲突的情况下 HashMap 如何取值?

答:如果有哈希冲突,HashMap 会循环链表中的每项 key 进行 equals 对比,返回对应的元素。相关源码如下:

do {
    if (e.hash == hash &&
        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 比对时还是先看 hash 值是否相同、再看地址或 equals
        return e; // 如果当前节点 e 的键对象和 key 相同,那么返回 e
} while ((e = e.next) != null); // 看看是否还有下一个节点,如果有,继续下一轮比对,否则跳出循环

14.以下程序会输出什么结果?

class Person {
    private Integer age;
    public boolean equals(Object o) {
        if (o == null || !(o instanceof Person)) {
            return false;
        } else {
            return this.getAge().equals(((Person) o).getAge());
        }
    }
    public int hashCode() {
        return age.hashCode();
    }
    public Person(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Person, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        Person person = new Person(18);
        hashMap.put(person, 1);
        System.out.println(hashMap.get(new Person(18)));
    }
}

答:1
题目解析:因为 Person 重写了 equals 和 hashCode 方法,所有 person 对象和 new Person(18) 的键值相同,所以结果就是 1。

15.为什么重写 equals() 时一定要重写 hashCode()?

答:因为 Java 规定,如果两个对象 equals 比较相等(结果为 true),那么调用 hashCode 也必须相等。如果重写了 equals() 但没有重写 hashCode(),就会与规定相违背,比如以下代码(故意注释掉 hashCode 方法):

class Person {
    private Integer age;
    public boolean equals(Object o) {
        if (o == null || !(o instanceof Person)) {
            return false;
        } else {
            return this.getAge().equals(((Person) o).getAge());
        }
    }
//    public int hashCode() {
//        return age.hashCode();
//    }
    public Person(int age) {
        this.age = age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Integer getAge() {
        return age;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person(18);
        Person p2 = new Person(18);
        System.out.println(p1.equals(p2));
        System.out.println(p1.hashCode() + " : " + p2.hashCode());
    }
}

执行的结果:

true
21685669 : 2133927002

如果重写 hashCode() 之后,执行的结果是:

true
18 : 18

这样就符合了 Java 的规定,因此重写 equals() 时一定要重写 hashCode()。

16.HashMap 在 JDK 7 多线程中使用会导致什么问题?

答:HashMap 在 JDK 7 中会导致死循环的问题。因为在 JDK 7 中,多线程进行 HashMap 扩容时会导致链表的循环引用,这个时候使用 get() 获取元素时就会导致死循环,造成 CPU 100% 的情况。

17.HashMap 在 JDK 7 和 JDK 8 中有哪些不同?

答:HashMap 在 JDK 7 和 JDK 8 的主要区别如下。

  • 存储结构:JDK 7 使用的是数组 + 链表;JDK 8 使用的是数组 + 链表 + 红黑树。
  • 存放数据的规则:JDK 7 无冲突时,存放数组;冲突时,存放链表;JDK 8 在没有冲突的情况下直接存放数组,有冲突时,当链表长度小于 8 时,存放在单链表结构中,当链表长度大于 8 时,树化并存放至红黑树的数据结构中。
  • 插入数据方式:JDK 7 使用的是头插法(先将原位置的数据移到后 1 位,再插入数据到该位置);JDK 8 使用的是尾插法(直接插入到链表尾部/红黑树)。
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