数据结构

1、List,Set,Map的区别?

List:  1.可以允许重复的对象。

          2.可以插入多个null元素。

          3.是一个有序的容器,保持了每个元素的插入顺序,输出的顺序就是插入的顺序。

          4.常用的实现类有ArrayList、LinkedList和Vector。ArrayList是数组实现,可以根据索引随机访问,LinkedList的实现是双向链表,添加和删除的场景比较适合。平常工作中用到ArrayList比较多。

Set: 1.不允许集合中有重复对象,一般我们会用集合过滤重复元素。

          2.无序容器,它是一个集合。但是TreeSet可以是实现排序顺序,其原理主要是通过Comparator或者Comparable来维护其的有序性。

            3.只允许且唯一null元素

Map: 1.Map的每个Entry都持有两个对象,也就是一个键和一个值,Map可能会持有相同的值对象,但键对象必须唯一。

         2.Map有且仅有一个null键,null值可以随意。

List 和Set是collection的子接口,Map则不是。

2、List和Map的实现方式以及存储方式

List: ArrayList 数组 LinkedList双向链表

Map: HashMap 键值存储: 数组 + 链表

3、HashMap的实现原理

HashMap的主干是一个Entry数组,Entry是HashMap的基本组成单元,每一个Entry包含一个key-value键值对,Entry是HashMap里面的一个静态内部类。HashMap由数组+链表组成的,数组是HashMap的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的,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;如果定位到的数组包含链表,对于添加操作,其时间复杂度为O(n),首先遍历链表,存在即覆盖,否则新增;对于查找操作来讲,仍需遍历链表,然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。所以,性能考虑,HashMap中的链表出现越少,性能才会越好。HashMap有4个构造器,其他构造器如果用户没有传入initialCapacity 和loadFactor这两个参数,会使用默认值,在常规构造器中,没有为数组table分配内存空间(有一个入参为指定Map的构造器例外),而是在执行put操作的时候才真正构建table数组

initialCapacity默认为16,loadFactory默认为0.75

4、Hash的数据结构?

数组+链表

5、HashMap源码的理解

6、HashMap如何put数据(从HashMap源码角度讲解)?

1.如果tables数组为空时先创键属猪,并且设置扩容阈值;

2.如果key为空时,调用putForNullKey方法处理;

3.计算key的哈希值

4.根据第三步计算出来的哈希值和当前数组的长度来计算得到该key在数组中的索引,其实索引最后的值就等于hash % table.length;

5.遍历该数组索引下的整条链表,如果之前已经有一样的key,那么直接覆盖value;

6.如果该key之前没有,那么久进入addEntry方法。

7、HashMap怎样手写实现

第一,HashMap有3个要素:hash函数+数组+单链表

第二,对于hash函数而言,需要考虑些什么?

要快,对于给定的Key,要能够快速计算出在数组中的index。那么什么运算够快呢?显然是位运算!

要均匀分布,要较少碰撞。说白了,我们希望通过hash函数,让数据均匀分布在数组中,不希望大量数据发生碰撞,导致链表过长。那么怎么办到呢?也是利用位运算,通过对数据的二进制的位进行移动,让hash函数得到的数据散列开来,从而减低了碰撞的概率。

如果发生了碰撞怎么办?上面的图其实已经说明了JDK的HashMap是如何处理hash冲突的,就是通过单链表解决的。那么除了这个方法,还有其他思路么?比如说,如果发生冲突,那么记下这个冲突的位置为index,然后在加上固定步长,即index+step,找到这个位置,看一下是否仍然冲突,如果继续冲突,那么按照这个思路,继续加上固定步长。其实这就是所谓的线性探测来解决Hash冲突的方法!

8、ConcurrentHashMap的实现原理

众所周知,哈希表是中非常高效,复杂度为O(1)的数据结构,在Java开发中,我们最常见到最频繁使用的就是HashMap和HashTable,但是在线程竞争激烈的并发场景中使用都不够合理。

HashMap :先说HashMap,HashMap是线程不安全的,在并发环境下,可能会形成环状链表(扩容时可能造成,具体原因自行百度google或查看源码分析),导致get操作时,cpu空转,所以,在并发环境中使用HashMap是非常危险的。

HashTable : HashTable和HashMap的实现原理几乎一样,差别无非是1.HashTable不允许key和value为null;2.HashTable是线程安全的。但是HashTable线程安全的策略实现代价却太大了,简单粗暴,get/put所有相关操作都是synchronized的,这相当于给整个哈希表加了一把大锁,多线程访问时候,只要有一个线程访问或操作该对象,那其他线程只能阻塞,相当于将所有的操作串行化,在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差。

HashTable性能差主要是由于所有操作需要竞争同一把锁,而如果容器中有多把锁,每一把锁锁一段数据,这样在多线程访问时不同段的数据时,就不会存在锁竞争了,这样便可以有效地提高并发效率。这就是ConcurrentHashMap所采用的"分段锁"思想。

9、ArrayMap和HashMap的对比

ArrayMap是一个<key,value>映射的数据结构,它设计上更多的是考虑内存的优化,内部是使用两个数组进行数据存储,一个数组记录key的hash值,另外一个数组记录Value值,它和SparseArray一样,也会对key使用二分法进行从小到大排序,在添加、删除、查找数据的时候都是先使用二分查找法得到相应的index,然后通过index来进行添加、查找、删除等操作,所以,应用场景和SparseArray的一样,如果在数据量比较大的情况下,那么它的性能将退化至少50%。

HashMap内部是使用一个默认容量为16的数组来存储数据的,而数组中每一个元素却又是一个链表的头结点,所以,更准确的来说,HashMap内部存储结构是使用哈希表的拉链结构(数组+链表),这种存储数据的方法叫做拉链法 。

在此补充一个知识点,处理hash冲突的方法有以下几种:

开放地址法

再哈希法

链地址法

建立公共溢出区

ArrayMap应用场景

1.数据量不大,最好在千级以内

2.数据结构类型为Map类型

10、HashTable实现的原理

Hashtable 也是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射

Hashtable 继承于Dictionary,实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。

Hashtable 的函数都是同步的,这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。此外,Hashtable中的映射不是有序的。

HashTable线程安全的策略实现代价却太大了,简单粗暴,get/put所有相关操作都是synchronized的,这相当于给整个哈希表加了一把大锁,多线程访问时候,只要有一个线程访问或操作该对象,那其他线程只能阻塞,相当于将所有的操作串行化,在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差。

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