java基础

集合<一>（早）

1. Java中有哪些容器（集合类）？ 集合中的容器主要分为两种，分别为Map和Collection，Collection下有List/Set/Queue这些子接口， 其中，List接口的主要实现类有ArrayList,LinkedList,Vector;Set接口的主要实现类有HashSet，TreeSet，LinkedHashSet;Queue接口主要是BlockingQueue子接口，BlockingQueue接口的主要实现类有BlockingQueueArrayList等

2. Java中的容器，线程安全和线程不安全的分别有哪些？ 主要讲一下那些是线程安全的，主要有Vector，CopyOnWriteArrayList，Collections.SynchronizedXXX，HashTable，Properties,ConcurrentHashMap等。

3. Map接口有哪些实现类？ Map接口的实现类有HashMap，TreeMap，HashTable，Properties，ConrurrentHashMap等

4. 如何得到一个线程安全的Map？ 使用HashTable或者ConcurrentHashMap或者使用Collections.synchronizedMap方法

5. HashMap有什么特点？ 线程不安全，允许key和value为null,效率较高

6. JDK7和JDK8中的HashMap有什么区别？

• 数据结构不一样：jdk7的HashMap使用的是数组加链表的形式，而jdk8的HashMap采用的是数组加链表加红黑树的形式。

• 存储方式不一样：jdk7存储时，如果hash冲突，则放到链表的的最后，最终可能链表很长，导致查询速度变慢，速度是O(N)。jdk8加入红黑树存储后，查询速度为O(logn)，提高了查询速度。

• 扩容机制不一样：jdk7扩容时会为每个元素重新计算hash和索引值，这个过程比较消耗性能。jdk8只需要在某个位上进行简单的判断，如果为0，则放在原来的位置，若为1，则位置变为原来位置+容量，每个元素只是进行简单判断，而不需要每次重新进行hash值和索引的计算。

7. 介绍一下HashMap底层的实现原理（主讲jdk8） 它是基于hash算法，通过put和get方法进行存储和获取键值对。

put方法时，它会传入key计算元素的hash值和索引值， 然后进一步存储（问put的过程再细讲）， 如果元素的个数达到了loadFactor， 则自动扩容（问扩容机制再细讲）。

get方法时，它会传入key计算元素的hash值和索引值， 再通过equeals方法获取元素。

8. 描述一下Map put的过程(主讲jdk8)

1.若数组为空，则进行首次扩容，初始化容量16。 2.先对key进行一个hash运算得到在hash表的下标。然后会去判断该位置是否含有元素，如果没有则直接放入，如果有的话，则判断keys中是否存在（因为如果有相同的key也只会出现在该下标链表位置），如果存在则直接覆盖，如果不存在，就继续判断是否是红黑树，如果不是红黑树则放到链表最后（并且发现,如果放入后链表的个数达到了8个而且hash表数量超过64，则还会自动转为红黑树以便提高查询速率），如果是红黑树，则放到红黑树中。 3.若元素个数超过了threhold，则再次扩容。

9. 介绍一下HashMap的扩容机制(主讲jdk8) HashMap默认初始化容量是16，负载因子是0.75，当元素的个数达到阈值时，会自动扩容，每次扩容两倍。 扩容时，会对元素二进制的hash值中新增的bit位进行判断，如果是0，则元素的位置不变，如果是1，则是原来的位置+容量大小。 可以画出给面试官： n-1表示的是容量，hash1表示的是元素1的hash值，hash2表示的是元素2的hash值，他们扩容前都是同一hash表位置（可能链表位置不同而已），扩容后，hash2的新增bit位是1，而hash1的新增bit位是0，因此，hash1的元素索引位置不变，而hash2的元素索引位置变为原来的位置+容量大小。因此他们可以有效避免hash冲突，将冲突的元素分散到不同的bucket。

10. HashMap中的循环链表是如何产生的？ 简单来说，就扩容而言，当多线程同时进行扩容时，会导致一个线程的指针由于第二个线程完成扩容完成后，发生了指针指向顺序出错，结合扩容采用的是头插法，这种情况下，就会导致循环链表的产生。 11.HashMap为什么用红黑树而不用B树？ 简单来说， 红黑树是平衡二叉树，节点高度比较低，在内存中的查询效率较高，因为它在内存中减少了到某节点需要比较的次数； B树是多路搜索树，节点大小比较大，在外存中的查询效率较高，因为它减少了磁盘IO的操作次数

11. HashMap为什么线程不安全？ 在并发执行put操作或者扩容时，可能会产生循环链表。 13.HashMap如何实现线程安全？ 使用Collections.SynchronizedMap方法，或者使用HashTable或者ConcurrentHashMap

12. HashMap是如何决哈希冲突的？（首先要明白什么是hash冲突？简单来说就是两个元素竞争同一个hash表位置） 通过链式寻址法和红黑树解决

扩展：hash冲突解决办法

1. 线性探测法

2. 链式寻址法

3. 再hash法

4. 建立公共移除区

15. 说一说HashMap和HashTable的区别 hashmap性能较高，线程不安全， hashTable性能较低，但线程安全， hashmap的key-value均可为null hashTable的key-value不能为null

16. HashMap与ConcurrentHashMap有什么区别？ hashmap性能较高，线程不安全。 ConcurrentHashMap性能较低，但线程安全。 hashmap的key-value均可为null。 ConcurrentHashMap的key-value不能为null。

17. 介绍一下ConcurrentHashMap是怎么实现的？ jdk1.7版本中，ConcurrentHashMap采用的是Segment 数组和 HashEntry 数组+链表构成，其中使用Segment是分段式可重入锁实现并发安全，锁住的是一个Segment对象。

扩展：可重入锁ReentrantLock，允许一个线程多次使用同一把锁。

jkd1.8版本中，ConcurrentHashMap采用的是数组+链表+红黑树的数据结构,采用CAS操作和 synchronized 关键字实现并发安全，锁住的是每个数组的头节点，锁的粒度更小，而且检索操作不加锁，性能也更高。

18. linkedHashMap的底层原理 主要是继承了HashMap,维护了一个双向链表，每个节点都有一个前驱引用和后驱引用。

集合<二>（早）

1. 请介绍TreeMap的底层原理 treemap的底层结构是红黑树，treemap的成员变量是size,comparator,root,其中root节点是红黑树的根节点，它的数据类型是Entry，Entry包括了key,value,parent,left,right,color。treemap的Entry可以根据key进行排序，而key比较大小时是根据比较器进行判断的。

扩展:

• treemap的构造器

1. 默认的无参构造器

2. 有参构造器，传入一个comparator比较器

3. 有参构造器，传入一个map值

4. 有参构造器，传入一个sortmap值

• 红黑树数据结构时间复杂度 查询时间复杂度是以2为底的O(logn)。

2. Map和Set有什么区别？ Set是单列集合，Map是双列集合， Set的元素是无序不可重复的，LinkedHashSet的key本质是无序的，底层只是使用了一个双向链表实现有序，Map的key也是无序不可重复的。

3. List和Set有什么区别？ List是有序可重复的，Set是无序不可重复的。

4. ArrayList和LinkedList有什么区别？ 实现方式： ArrayList是以数组实现的，LinkedList是以链表实现的。 应用场景: ArrayList适合随机访问，因为它可以通过数组下标直接访问，但也不是说插入一定会慢，如果插入到最后，而且没有超出容量限制，时间复杂度是O(1)。LinkedList适合插入操作，因为它不需要扩容以及移动元素，但也不是说访问速度一定慢，如果访问头元素，时间复杂度是O(1)。 内存大小: LinkedList比ArrayList更占内存，因为LinkedList除了存储数据，还存储了前一个元素和后一个元素。

5. 有哪些线程安全的List？ Vector,Collections.SynchronizedList,CopyOnWriteArrayList

扩展：Vector：每次只允许一个线程操作， 性能最低。 Collections.SynchronizedList：SynchronizedList是Collections的一个内部类，同时Collections提供了一个方法，可以将一个List转成SynchronizedList，也可以使用SynchronizedList的构造器。SynchronizedList比Vector有更好的扩展和兼容以及性能。扩展就是在SynchronizedList构造器中还可以指定锁对象，兼容就是在SynchronizedList构造器中指定LinkedList和ArrayList，性能快是因为它锁的粒度比较小，锁住的是代码块，而Vector锁住的方法，一般来说锁粒度的大小和性能成反比。但也不是性能最优的。 CopyOnWriteArrayList：底层采用的是复制数组实现写操作。但多个线程对它进行读操作的时候，读取的都是集合本体，而多个线程对它写操作的时候，它会复制数组到副本，然后对副本加锁进行写操作，操作完成后指向原集合，从而实现了线程安全，它是目前所有线程安全的List中，性能最高的。

6. 介绍一下ArrayList的数据结构？ ArrayList底层数据结构是动态数组，默认初始化大小是10，每次扩容增加50%，扩容的原理是，创建新数组，将旧数组复制到新数组，将新元素放到新数组中，然后指向原数组变量。

扩展： 常见的构造器： 1.默认构造器，初始化容量是10 2.指定容量

1. 谈谈CopyOnWriteArrayList的原理 CopyOnWriteArrayList就是一个线程安全的ArrayList, 读操作的时候，读取的是本身集合， 写操作的时候，会在写操作的方法中会复制一个新的数组，完成写操作后再指向原引用。整个写操作过程是上锁的，其他线程此时不允许写操作，所以实现了线程安全。

扩展 优点：读的效率很高，适合读多写少的并发场景。 缺点： 1.数据不可以实时更新，因为使用的是读写分离的方式，读写操作并不是同步的。而Vector的数据是可以实时更新的，因为读写操作均用Synchronized上锁，可以保证读写操作是同步的。 2.占用内存，数据量大时，每次写操作都复制整个数组，对内存压力比较大，而且还会进行频繁的GC回收。

8. 说一说TreeSet和HashSet的区别 1.TreeSet底层是用红黑树实现的，HashSet底层是用hash表实现的 2.TreeSet支持自然排序和定制排序两种排序方式 3.TreeSet的元素不允许为null，HashSet的元素允许为null

9. 说一说HashSet的底层结构 HashSet底层结构实际上是HashMap的结构， 需要存储的值实际上是存储在hashMap中的key中的，value值则使用了一个静态的默认值PRESENT，是一个Object对象。 它的默认构造器的初始化容量是16，负载因子是0.75。

扩展： HashSet的构造器： 常见的又： 1.默认构造器 2.指定容量 3.指定容量和负载因子

10. BlockingQueue中有哪些方法，为什么这样设计？ 第一组(抛异常组):add(e),remove(),element() 第二组(特定值组):Offer(e),poll(),peek() 第三组(阻塞组):put(e),take() 第四组(超时组):offer(e,time,unit),poll(time,unit) 这样设计的原因是：如果希望增加，删除，检查操作不能立即执行时，可以做出相应的表现，满足不同的业务场景。

扩展： 抛异常：不能立即执行时，会抛出异常。 特定值：不能立即执行时，典型的返回true或者false。 阻塞：不能立即执行时，会一直等待，直到能执行为止。 超时，不能立即执行时，会一直等待，直到超过某个时间，如果不能执行，典型的则返回一个false。

11. BlockingQueue是怎么实现的？

    BlockingQueue了解的并不是很多，这里主要简单讲一下，BlockingQueue是一个接口，它的实现类有很多，这里拿ArrayBlockingQueue类讲一下，ArrayBlockingQueue类的构造器初始化了两个成员变量，一个是ReentrantLock和Condition，其中ReentrantLock是AQS的一个子类，Condition是AQS的一个内部类，ReentrantLock提供了一个方法生成Condition，而Condition则可以调用AQS的方法。他们共同保证，在操作不能立即进行时，put和take方法是阻塞的。

     

异常

1. 如何处理异常？

   异常通常有两种，一种是编译异常，一种是运行异常。

   编译异常，通常在编译前处理，编译异常通常是提示或者警告作用，需要进行显示处理，通常使用throws关键字声明式抛出或者try-catch-finally处理，否则无法通过编译

   运行异常，可以使用try-catch-finally，try代码块尝试捕捉throw抛出的异常，并交给catch处理，catch拿到异常对象后，选择相应的异常处理方法进行处理，finally通常用于释放资源，比如线程、网络、IO、数据库连接等，无论是否产生异常，均会执行，如果抛出异常后没有相应的try-catch-finally处理，则会使用throws自动抛出。

2. 异常机制？

   异常抛出后，会抛出给调用调用者，一层一层往上传递，直到能处理它的地方，如果一直找不到异常处理的方法，就会抛给JVM处理，如何JVM机都无法处理，则会停止程序。

3. 异常接口

   Throwable是顶级父类，有两个直接子类，Error和Exception

   Error是错误，一般是虚拟机出现的错误，如系统崩溃，内存溢出等问题，会导致程序直接终止。

   Exception是异常，包括编译异常和运行时异常。

4. 在finally中使用return会发生什么？

   通常不要在finally中使用return和throw等关键字，因为在try和catch代码块中执行return时，不会立即执行，而会先去寻找有没有finally代码块，如果有就先执行finally中的代码，执行完再返回，但是如果在finally中使用return或者throw，则不会返回try或者catch中执行return了。

    

其它

1. static和finally的区别

   static用于修饰外部类的成员，即静态成员变量，静态成员方法，静态代码块，静态内部类，不能修饰外部类。

   静态成员变量：类加载时会存放在方法区，可以通过类名访问。

   静态成员方法：可以通过类名访问。

   静态代码块：类加载时会执行一次。

   静态内部类：可以被继承也可以被实例化。

   static有一个重要的原则：静态成员不能访问实例成员，因为很多时候类成员加载了，实例成员还没有被加载，就会出现大量错误。

    

   finally 可以修饰类，变量，方法。

   类：表示不可继承。

   变量：表示不可修改。

   方法：表示不能被重写。

   finally修饰的变量，如果是类变量，可以在声明时赋值，静态初始化代码块中赋值；如果是实例变量，可以在声明时赋值，普通初始化代码块中赋值，构造器中赋值；如果是局部变量，可以在声明时赋值，或者后续代码中赋值。

    

    

    

*多线程（晚）

1. 创建线程的方式（我可以理解成创建线程执行类的方式，他们称之为线程，我只是为了区分）

   有三种，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口（run方法无返回值），一种是实现Callable接口（call方法有返回值）。

   推荐使用Runable接口或者Callable接口创建多线程（多线程一定要理解好，new 多个Thread线程来执行同一个线程执行对象才是多线程)，Runable接口和Callable接口创建线程类似，一个有返回值，一个没有放回值，因为这种方式都能够使多个相同线程执行对象线程共享同一份资源，同时也单继承带来的问题。使用Thread类适合创建单线程，比较简单。

2. run方法和start方法的区别

   run方法是线程执行体，是该线程执行对象需要完成的任务，如果只是单纯调用run方法，只是简单的方法调用，只有调用start才会启动线程，表示为可运行状态，而何时运行线程还要看JVM的运行时机。

3. 线程的生命周期

   有六个。

   新建状态:new一个线程执行对象后。

   可执行状态:调用start方法后。

   等待状态:没有具体的等待时间，比如调用本线程的wait()方法（会释放锁），子线程的join()方法。

   超时等待状态:有具体的的等待时间，比如调用本线程的wait(time)方法，子线程的join(time)方法，本线程Thread.sheep(time)休眠方法（不会释放锁）。

   阻塞状态:兄弟线程持有锁，本线程由于暂时无法持有锁进入阻塞状态，等待兄弟线程锁的释放。

   结束状态。

   当线程数小于处理器个数时，这些线程是并行执行的，一个处理器只处理一个线程。

   当线程数大于处理器的个数，这些线程则是并发执行的，一个处理器使用时间片轮转处理不同的线；也可能是并发并行执行。

   等待状态的线程和阻塞状态的线程没有太大的区别，等待状态是通过wait方法让正在运行的线程主动释放锁，需要再通过唤醒重新进入就绪状态去获得锁让cpu执行，而阻塞状态是线程运行前，由于没有获得相应锁，即兄弟线程正在持有锁，本线程就会进入阻塞状态，同理，需要再通过唤醒重新进入就绪状态去获得锁让cpu执行。

4. 线程同步的方式

   1. 同步方法，同步真个方法，性能极低。

   2. 同步代码块，同步部分代码，性能较高。

   3. ReentrantLock类,和syschronized关键字一样，默认都是可重入、互斥、非公平锁，区别在于ReentrantLock类有一个可以设置为公平锁的构造器，但不推荐使用，比较影响性能。

   4. Volatile关键字，修饰域变量，告诉虚拟机该域可能会被其它线程修改，所以每次使用会重新计算，而不是使用寄存器中的值，保证了线程之间的可见性和禁止指令重排。

   5. 原子变量

5. 线程间的通讯方式（线程安全的，才能相互通讯）。

   1. 如果是Syschronized实现线程安全的，需要使用到syschronized使用的锁对象的wait方法、notify方法、notifyAll方法。

   锁对象有两个队列，一个是阻塞队列，一个是就绪队列，wait方法将当前执行的线程暂停放进阻塞队列，notify方法或者notifyAll方法将在阻塞队列的线程唤醒放到就绪队列去抢占锁让CPU执行，这些方法都在syschronized代码块中被调用。

   2. 如果是使用ReentrantLock类实现线程安全的，需要使用到condition对象的await方法、signal方法、signalAll方法，实现线程间通信原理与1类似，同时这些方法在lock.lock和lock.unlock之间被调用。用来替代传统使用wait、notify、notifyAll方法实现线程间通讯，这种方法更加高效安全。

   3. 采用BlockingQueue。BlockingQueue是Queue的子接口，但并不作为容器使用，而是作为线程通讯的工具。

      BlockingQueue队列的一个重要特征：当一个线程向该队列放入元素，但是该队列满时，该线程就进入阻塞队列，当一个线程从该线程取出一个元素，但是该线程是空时，该线程也会进入阻塞队列。BlockingQueue就是生产者消费者模型的解决方案。

6. 线程池的核心参数和作用

   主要有6个。

   corePoolSize(核心工作线程数)：即主要的工作线程，当前的线程数小于corePoolSize时，即使有空闲线程，仍然会新建新的线程执行任务。

   maximumPooSize（最大线程数）：当前的队列满，线程数小于maximumPooSize时，会创建新的线程执行任务。

   keepAliveTime（空余线程存活时间）：当前的线程数大于核心线程数，空闲线程空闲时间大于keepAliveTime时，会自动销毁线程，直到线程数小于核心线程数。

   workQueue(阻塞队列)：即用于保存等待执行任务的队列。

   threadFactory（线程工程）：即用于创建线程的工厂，统一使用new Thread()的方式创建线程，使用pool-m-thread-n的命名规范，m表示池编号，n表示线程编号。

   handler（拒绝策略）：当队列满，线程池满，再加入的线程会执行次策略。