有趣的java面试题-集合篇 (二) Map

一、了解Map吗？用过哪些Map的实现

答：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap

二、说下 HashMap和Hashtable 的区别

答：

• HashMap：底层是基于数组+链表，非线程安全的，默认容量是16、允许有空的健和值
• Hashtable：基于哈希表实现，线程安全的(加了synchronized)，默认容量是11，不允许有null的健和值

三、介绍下对象的 hashCode()和equals()

hashcode
	顶级类Object里面的方法，所有的类都是继承Object,返回是一个int类型的数
	根据一定的hash规则(存储地址，字段，长度等)，映射成一个数组，即散列值	
equals
	顶级类Object里面的方法，所有的类都是继承Object,返回是一个boolean类型
	根据自定义的匹配规则，用于匹配两个对象是否一样，一般逻辑如下
	//判断地址是否一样
	//非空判断和Class类型判断
	//强转
	//对象里面的字段一一匹配
使用场景：对象比较、或者集合容器里面排重、比较、排序

四、编写一个User对象，重写里面的hashcode和equal方法

public class User {
 
    private int age;
 
    private  String name;
 
    private Date time;
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public Date getTime() {
        return time;
    }
 
    public void setTime(Date time) {
        this.time = time;
    }
 
    @Override
    public int hashCode() {
 
        //int code = age/name.length()+time.hashCode();
        //return code
 
        return Objects.hash(age,name,time);
 
    }
 
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(this == obj) return true;
        if(obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        User user = (User) obj;
        return age == user.age && Objects.equals(name, user.name) && Objects.equals(time, user.time);
    }
}

五、HashMap和TreeMap应该怎么选择，使用场景

hashMap: 散列桶(数组+链表)，可以实现快速的存储和检索，但是确实包含无序的元素，适用于在map中插入删除和定位元素

treeMap:使用存储结构是一个平衡二叉树->红黑树，可以自定义排序规则，要实现Comparator接口
能便捷的实现内部元素的各种排序，但是一般性能比HashMap差，适用于安装自然排序或者自定义排序规则
(写过微信支付签名工具类就用这个类)

六、Set和Map的关系

核心就是不保存重复的元素，存储一组唯一的对象
set的每一种实现都是对应Map里面的一种封装，
HashSet对应的就是HashMap，treeSet对应的就是treeMap

七、常见Map的排序规则是怎样的？

按照添加顺序使用LinkedHashMap，按照自然排序使用TreeMap，自定义排序 TreeMap(Comparetor c)

八、如果需要线程安全，且效率高的Map，应该怎么做？

答案：多线程环境下可以用concurrent包下的ConcurrentHashMap, 或者使用Collections.synchronizedMap(),

ConcurrentHashMap虽然是线程安全，但是他的效率比Hashtable要高很多

九、为什么Collections.synchronizedMap后是线程安全的？

答案：使用Collections.synchronizedMap包装后返回的map是加锁的

十、看过HashMap源码吗，介绍下你了解的HashMap

答案：
	看过源码
	HashMap底层(数组+链表+红黑树 jdk8才有红黑树)
	数组中每一项是一个链表，即数组和链表的结合体
	Node[] table 是数组，数组的元素是Entry(Node继承Entry)，Entry元素是一个key-value的键值对，它持有一个指向下个Entry的引用，table数组的每个Entry元素同时也作为当前Entry链表的首节点，也指向了该链表的下个Entry元素
	在JDK1.8中，链表的长度大于8，链表会转换成红黑树

十一、能否解释下什么是Hash碰撞？常见的解决办法有哪些，hashmap采用哪种方法

答：
	hash碰撞的意思是不同key计算得到的Hash值相同，需要放到同个bucket中
	常见的解决办法：链表法、开发地址法、再哈希法等
	HashMap采用的是链表法

十二、你说HashMap底层是 数组+链表+红黑树，为什么要用这几类结构呢？

答案：
 数组 Node[] table ，根据对象的key的hash值进行在数组里面是哪个节点
 链表的作用是解决hash冲突，将hash值一样的对象存在一个链表放在hash值对应的槽位
 红黑树 JDK8使用红黑树来替代超过8个节点的链表，主要是查询性能的提升，从原来的O(n)到O(logn),
 通过hash碰撞，让HashMap不断产生碰撞，那么相同的key的位置的链表就会不断增长，当对这个Hashmap的相应位置进行查询的时候，就会循环遍历这个超级大的链表，性能就会下降，所以改用红黑树

十三、为啥选择红黑树而不用其他树，比如二叉查找树，为啥不一直开始就用红黑树，而是到8的长度后才变换

答案：二叉查找树在特殊情况下也会变成一条线性结构，和原先的链表存在一样的深度遍历问题，查找性能就会慢，使用红黑树主要是提升查找数据的速度，红黑树是平衡二叉树的一种，插入新数据后会通过左旋，右旋、变色等操作来保持平衡，解决单链表查询深度的问题

数据量少的时候操作数据，遍历线性表比红黑树所消耗的资源少，且前期数据少 平衡二叉树保持平衡是需要消耗资源的，所以前期采用线性表，等到一定数之后变换到红黑树

十四、说下hashmap的put和get的核心逻辑（JDK8以上版本）

get核心流程

 final Node getNode(int hash, Object key) {
        Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            //获取首节点，hash碰撞概览小，通常链表第一个节点就是值，没必要去循环遍历，处于效率
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            //如果不止一个节点，就需要循环遍历，存在多个hash碰撞    
            if ((e = first.next) != null) {
            	//判断是否是红黑树，如果是则调用树的查找
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
                //链表结构，则循环遍历获取节点
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

 十六、了解ConcurrentHashMap吗？为什么性能比hashtable高，说下原理

ConcurrentHashMap线程安全的Map, hashtable类基本上所有的方法都是采用synchronized进行线程安全控制，高并发情况下效率就降低
ConcurrentHashMap是采用了分段锁的思想提高性能，锁粒度更细化

十七、jdk1.7和jdk1.8里面ConcurrentHashMap实现的区别有没了解

JDK8之前，ConcurrentHashMap使用锁分段技术，将数据分成一段段存储，每个数据段配置一把锁，即segment类，这个类继承ReentrantLock来保证线程安全
技术点：Segment+HashEntry

JKD8的版本取消Segment这个分段锁数据结构，底层也是使用Node数组+链表+红黑树，从而实现对每一段数据就行加锁，也减少了并发冲突的概率，CAS(读)+Synchronized(写)
技术点：Node+Cas+Synchronized

十八、说下ConcurrentHashMap的put的核心逻辑（JDK8以上版本）

spread(key.hashCode())  重哈希，减少碰撞概率
tabAt(i) 获取table中索引为i的Node元素
casTabAt(i) 利用CAS操作获取table中索引为i的Node元素


put的核心流程
1、key进行重哈希spread(key.hashCode())
2、对当前table进行无条件循环
3、如果没有初始化table，则用initTable进行初始化
4、如果没有hash冲突，则直接用cas插入新节点，成功后则直接判断是否需要扩容，然后结束
5、(fh = f.hash) == MOVED 如果是这个状态则是扩容操作，先进行扩容
6、存在hash冲突，利用synchronized (f) 加锁保证线程安全
7、如果是链表，则直接遍历插入，如果数量大于8，则需要转换成红黑树
8、如果是红黑树则按照红黑树规则插入
9、最后是检查是否需要扩容addCount()

推荐资料：

ConcurrentHashMap (Java Platform SE 8 )

https://www.jianshu.com/p/5dbaa6707017