对线面试官 - Java 基础面试题【一】

面试官：能简单说说 String、StringBuffer、StringBuilder 的区别吗？

派大星：可以，

• 首先String是不可变的，如果尝试修改会新生成一个字符串对象，StringBuffer 和 StringBuilder 是可变的。

• StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的。所以在单线程环境下 StringBuilder 效率会更高一些。

面试官：不错，那 ArrayList 和 LinkedList 有哪些区别知道吗？

派大星：

• 首先从数据结构方面讲的话，两者是不同的，ArrayList 底层是基于数组实现的，LinkedList 底层是基于链表实现的。

• 其次从应用场景来讲的话，两者也是不同的，ArrayList 更适合随机查找，LinkedList 更适合删除和添加。查询、添加、删除的时间复杂度也是不同的。

• 从接口角度来说，两者都实现了 List 接口，但是 LinkedList 还额外实现了 Deque 接口，所以 LinkedList 还可以当做队列来使用

面试官：可以，但是上述 List 并非是线程安全的。如果要保证线程安全应该怎么办？

派大星：可以尝试使用CopyOnWriteArrayList，它可以保证线程安全。

面试官：那你能简单讲一讲它的底层实现原理吗？

派大星：可以，

• 首先 CopyOnWriteArrayList 内部也是通过数组来实现的，在向 CopyOnWriteArrayList 添加元素时，会复制一个新的数组，写操作在新数组上进行，读操作再原数组上进行

• 并且写操作的时候会加锁，防止出现并发写入丢失数据的问题

• 写操作完成之后会把原数组指向新数组

• CopyOnWriteArrayList 允许在写操作时来读取数据，大大提高了读的性能，因此适合读多写少的应用场景，但是 CopyOnWriteArrayList 会比较占用内存，同时可能会产生读到的数据不是最新的。所以不适合实时性要求很强的场景。

面试官：不错，了解 HashMap 吗？知道它的扩容原理吗？

派大星：了解一些：但是在不同 JDK 版本上有所不同。JDK1.7 版本：

• 会先生成新数组，

• 然后遍历老数组中的每个位置上的链表上的每个元素

• 接着取每个元素的 key，并基于新数组长度就，计算每个元素在新数组中的下标

• 再然后会将元素添加到新数组中去。

• 最后当所有元素都转移完了之后，将新数组赋值个 HashMap 对象的 table 属性即可

JDK1.8 版本：

• 会先生成新数组

• 接着会遍历老数组中每个位置上的链表或红黑树

• 然后会进行判断如果是链表，则直接将链表中的每个元素重新计算下标，并添加到新数组中去

• 如果是红黑树，则先遍历红黑树，先计算出红黑树中每个元素对应在新数组中的下标位置

• 统计每个下标位置的元素个数

• 如果该位置下的元素个数超过了 8，则生成一个新的红黑树，并将根节点添加到新数组对应的位置

• 如果该位置下的元素个数没有超过 8，那么则生成一个链表，并将链表的头节点添加到新数组的对应位置上

• 最后当所有元素转移完了之后，会将新数组赋值给 HashMap 对象的 table 属性

面试官：不错，HashMap 是线程安全的吗？如果不安全体现在哪里？在实际应用中如果要保证线程安全又几种解决方案呢？

派大星：HashMap 不是线程安全的。如果在实际使用过程中想要保证其线程安全，主要表现在jdk1.7中，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据丢失。在jdk1.8中，在多线程环境下，会发生数据覆盖的情况可以采用 HashTable 或者是ConcurrentHashMap。但是 HashTable 效率过于低下，多数情况下可以采用 ConcurrentHashMap 即可。

面试官：那你简单说说 ConcurrentHashMap 是如何保证线程安全的呢？

派大星：在 JDK1.7 它的 ConcurrentHashMap 的解决思想是将散列表分为多个段，进而使用分段锁来降低多的粒度，因为锁的粒度越小事务的并行度越高。概括来讲：

• 在 JDK1.7 中 ConcurrentHashMap 中使用了分段锁，Segment 继承与 ReentranLock，并将每个 Segment 对线作为锁，每个 Segment 对象中有一个 HashEntry 数组。

• Segment 数组经初始化后便不再扩容，HashEntry 数组可以扩容

• 使用预创建的思想，当线程想要进行 put 操作而获取锁时发现锁被占用，会先进行对节点的创建，以避免线程处于空闲状态

• 扩容是在 HashEntry 中的 put 方法进行的，而当前 HashEntry 已经使用了 Segment 对象作为锁来保证线程安全，进而保证了扩容的线程安全

JDK1.8 中：

• 引入了红黑树的数据结构，且不在使用分段锁，改用 Node 数组

• 直接在散列表的每个头节点上使用CAS进行创建头节点或者使用Synchronized关键字加锁

面试官：不错，那你可以简单聊聊 ConcurrentHashMap 的扩容过程吗？

派大星：JDK1.7：

• 1.7 版本中的 ConcurrentHashMap 是基于 Segment 分段实现的，每个 Segment 相当于一个小型的 HashMap

• 每个 Segment 内部会进行扩容（注意这里是 Segment 内部不是 Segment 本身），和 HashMap 的扩容逻辑类似，先生成新的数组，然后转移元素到新数组中

• 扩中的判断也是每个 Segment 内单独判断的。判断是否超过阈值

JDK1.8：

• 1.8 版本的 ConcurrentHashMap 不再基于 Segment 实现，

• 当某个线程进行 put 时，如果发现 ConcurrentHashMap 正在进行扩容那么该线程一起进行扩容

• 如果当某个线程 put 时，发现没有正在扩容，则将 key-value 天假到 ConcurrentHashMap 中，然后判断是否超过了阈值，超过了则进行扩容

• ConcurrentHashMap 是支持多个线程同时扩容，扩容之前也先生成一个新的数组

• 在转移数组时，先将原数组分组，将每组分给不同的线程来进行元素的转移，每个线程负责一组或多组的元素转移工作。

如有问题，欢迎加微信交流：w714771310，备注- 技术交流  。或关注微信公众号【码上遇见你】。