2020 最新阿里 Java 高级面试题(首发,50 道附答案)

发布于: 2020 年 06 月 20 日

1. Arraylist与LinkedList区别

可以从它们的底层数据结构、效率、开销进行阐述哈

  • ArrayList是数组的数据结构,LinkedList是链表的数据结构。

  • 随机访问的时候,ArrayList的效率比较高,因为LinkedList要移动指针,而ArrayList是基于索引(index)的数据结构,可以直接映射到。

  • 插入、删除数据时,LinkedList的效率比较高,因为ArrayList要移动数据。

  • LinkedList比ArrayList开销更大,因为LinkedList的节点除了存储数据,还需要存储引用。

2. Collections.sort和Arrays.sort的实现原理

Collection.sort是对list进行排序,Arrays.sort是对数组进行排序。

Collections.sort底层实现

Collections.sort方法调用了list.sort方法



list.sort方法调用了Arrays.sort的方法



因此,Collections.sort方法底层就是调用的Array.sort方法

Arrays.sort底层实现

Arrays的sort方法,如下:



如果比较器为null,进入sort(a)方法。如下:



因此,Arrays的sort方法底层就是:

  • legacyMergeSort(a),归并排序,

  • ComparableTimSort.sort():即Timsort排序。

Timesort排序

Timsort排序是结合了合并排序(merge.sort)和插入排序(insertion sort)而得出的排序方法;

1.当数组长度小于某个值,采用的是二分插入排序算法,如下:



  1. 找到各个run,并入栈。



  1. 按规则合并run。



3. HashMap原理,java8做了什么改变

  • HashMap是以键值对存储数据的集合容器

  • HashMap是非线性安全的。

  • HashMap底层数据结构:数组+(链表、红黑树),jdk8之前是用数组+链表的方式实现,jdk8引进了红黑树

  • Hashmap数组的默认初始长度是16,key和value都允许null的存在

  • HashMap的内部实现数组是Node[]数组,上面存放的是key-value键值对的节点。HashMap通过put和get方法存储和获取。

  • HashMap的put方法,首先计算key的hashcode值,定位到对应的数组索引,然后再在该索引的单向链表上进行循环遍历,用equals比较key是否存在,如果存在则用新的value覆盖原值,如果没有则向后追加。

  • jdk8中put方法:先判断Hashmap是否为空,为空就扩容,不为空计算出key的hash值i,然后看table[i]是否为空,为空就直接插入,不为空判断当前位置的key和table[i]是否相同,相同就覆盖,不相同就查看table[i]是否是红黑树节点,如果是的话就用红黑树直接插入键值对,如果不是开始遍历链表插入,如果遇到重复值就覆盖,否则直接插入,如果链表长度大于8,转为红黑树结构,执行完成后看size是否大于阈值threshold,大于就扩容,否则直接结束。

  • Hashmap解决hash冲突,使用的是链地址法,即数组+链表的形式来解决。put执行首先判断table[i]位置,如果为空就直接插入,不为空判断和当前值是否相等,相等就覆盖,如果不相等的话,判断是否是红黑树节点,如果不是,就从table[i]位置开始遍历链表,相等覆盖,不相等插入。

  • HashMap的get方法就是计算出要获取元素的hash值,去对应位置获取即可。

  • HashMap的扩容机制,Hashmap的扩容中主要进行两步,第一步把数组长度变为原来的两倍,第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中,jdk8时,不用重新计算hash,只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1,如果是1这个元素在新数组中的位置,是原数组的位置加原数组长度,如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二部一个非常重要的方法是transfer方法,采用头插法,把旧数组的元素插入到新数组中。

  • HashMap大小为什么是2的幂次方?效率高+空间分布均匀

4. List 和 Set,Map 的区别

  • List 以索引来存取元素,有序的,元素是允许重复的,可以插入多个null。

  • Set 不能存放重复元素,无序的,只允许一个null

  • Map 保存键值对映射,映射关系可以一对一、多对一

  • List 有基于数组、链表实现两种方式

  • Set、Map 容器有基于哈希存储和红黑树两种方式实现

  • Set 基于 Map 实现,Set 里的元素值就是 Map的键值

5. poll()方法和 remove()方法的区别?

Queue队列中,poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素,在队列元素为空的情况下,remove() 方法会抛出异常,poll() 方法只会返回 null 。

看一下源码的解释吧:



6. HashMap,HashTable,ConcurrentHash的共同点和区别

HashMap

  • 底层由链表+数组+红黑树实现

  • 可以存储null键和null值

  • 线性不安全

  • 初始容量为16,扩容每次都是2的n次幂

  • 加载因子为0.75,当Map中元素总数超过Entry数组的0.75,触发扩容操作.

  • 并发情况下,HashMap进行put操作会引起死循环,导致CPU利用率接近100%

  • HashMap是对Map接口的实现

HashTable

  • HashTable的底层也是由链表+数组+红黑树实现。

  • 无论key还是value都不能为null

  • 它是线性安全的,使用了synchronized关键字。

  • HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类

  • Hashtable初始容量为11

ConcurrentHashMap

  • ConcurrentHashMap的底层是数组+链表+红黑树

  • 不能存储null键和值

  • ConcurrentHashMap是线程安全的

  • ConcurrentHashMap使用锁分段技术确保线性安全

  • JDK8为何又放弃分段锁,是因为多个分段锁浪费内存空间,竞争同一个锁的概率非常小,分段锁反而会造成效率低。

7. 写一段代码在遍历 ArrayList 时移除一个元素

因为foreach删除会导致快速失败问题,fori顺序遍历会导致重复元素没删除,所以正确解法如下:

第一种遍历,倒叙遍历删除

for(int i=list.size()-1; i>-1; i--){ if(list.get(i).equals("jay")){ list.remove(list.get(i)); }}

第二种,迭代器删除

Iterator itr = list.iterator();while(itr.hasNext()) { if(itr.next().equals("jay") { itr.remove(); }

8. Java中怎么打印数组?

数组是不能直接打印的哈,如下:

public class Test { public static void main(String[] args) { String[] jayArray = {"jay", "boy"}; System.out.println(jayArray); }}//output[Ljava.lang.String;@1540e19d

打印数组可以用流的方式Strem.of().foreach(),如下:

public class Test { public static void main(String[] args) { String[] jayArray = {"jay", "boy"}; Stream.of(jayArray).forEach(System.out::println); }}//outputjayboy

打印数组,最优雅的方式可以用这个APi,Arrays.toString()

public class Test { public static void main(String[] args) { String[] jayArray = {"jay", "boy"}; System.out.println(Arrays.toString(jayArray)); }}//output[jay, boy]

9. TreeMap底层?

  • TreeMap实现了SotredMap接口,它是有序的集合。

  • TreeMap底层数据结构是一个红黑树,每个key-value都作为一个红黑树的节点。

  • 如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器,则根据key执行自然排序。



10. HashMap 的扩容过程

Hashmap的扩容:

  • 第一步把数组长度变为原来的两倍,

  • 第二步把旧数组的元素重新计算hash插入到新数组中。

  • jdk8时,不用重新计算hash,只用看看原来的hash值新增的一位是零还是1,如果是1这个元素在新数组中的位置,是原数组的位置加原数组长度,如果是零就插入到原数组中。扩容过程第二步一个非常重要的方法是transfer方法,采用头插法,把旧数组的元素插入到新数组中。

11. HashSet是如何保证不重复的

可以看一下HashSet的add方法,元素E作为HashMap的key,我们都知道HashMap的可以是不允许重复的,哈哈。

public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null;}

12. HashMap 是线程安全的吗,为什么不是线程安全的?死循环问题?

不是线性安全的。

并发的情况下,扩容可能导致死循环问题。

13. LinkedHashMap的应用,底层,原理

  • LinkedHashMap维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序可以是插入顺序(insert-order)或者是访问顺序,其中默认的迭代访问顺序就是插入顺序,即可以按插入的顺序遍历元素,这点和HashMap有很大的不同。

  • LRU算法可以用LinkedHashMap实现。

14. 哪些集合类是线程安全的?哪些不安全?

线性安全的

  • Vector:比Arraylist多了个同步化机制。

  • Hashtable:比Hashmap多了个线程安全。

  • ConcurrentHashMap:是一种高效但是线程安全的集合。

  • Stack:栈,也是线程安全的,继承于Vector。

线性不安全的

  • Hashmap

  • Arraylist

  • LinkedList

  • HashSet

  • TreeSet

  • TreeMap

15. ArrayList 和 Vector 的区别是什么?

  • Vector是线程安全的,ArrayList不是线程安全的。

  • ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍,Vector是扩展1倍。

  • Vector只要是关键性的操作,方法前面都加了synchronized关键字,来保证线程的安全性。



16. Collection与Collections的区别是什么?

  • Collection是Java集合框架中的基本接口,如List接口也是继承于它

public interface List<E> extends Collection<E> {

Collections是Java集合框架提供的一个工具类,其中包含了大量用于操作或返回集合的静态方法。如下:

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) { list.sort(null);}

17. 如何决定使用 HashMap 还是TreeMap?

这个点,主要考察HashMap和TreeMap的区别。

TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按key的升序排序,也可以指定排序的比较器。当用Iterator遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。

18. 如何实现数组和 List之间的转换?

List 转 Array

List 转Array,必须使用集合的 toArray(T[] array),如下:

List<String> list = new ArrayList<String>();list.add("jay");list.add("tianluo");// 使用泛型,无需显式类型转换String[] array = list.toArray(new String[list.size()]);System.out.println(array[0]);

如果直接使用 toArray 无参方法,返回值只能是 Object[] 类,强转其他类型可能有问题,demo如下:

List<String> list = new ArrayList<String>();list.add("jay");list.add("tianluo");String[] array = (String[]) list.toArray();System.out.println(array[0]);

运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.String; at Test.main(Test.java:14)

Array 转List

使用Arrays.asList() 把数组转换成集合时,不能使用修改集合相关的方法啦,如下:

String[] str = new String[] { "jay", "tianluo" };List list = Arrays.asList(str);list.add("boy");

运行结果如下:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148) at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108) at Test.main(Test.java:13)

因为 Arrays.asList不是返回java.util.ArrayList,而是一个内部类ArrayList。



可以这样使用弥补这个缺点:

//方式一:ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);Collections.addAll(arrayList, strArray);//方式二:ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;

19. 迭代器 Iterator 是什么?怎么用,有什么特点?

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {Iterator<E> iterator();

方法如下:

next() 方法获得集合中的下一个元素hasNext() 检查集合中是否还有元素remove() 方法将迭代器新返回的元素删除forEachRemaining(Consumer<? super E> action) 方法,遍历所有元素

Iterator 主要是用来遍历集合用的,它的特点是更加安全,因为它可以确保,在当前遍历的集合元素被更改的时候,就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

使用demo如下:

List<String> list = new ArrayList<>();Iterator<String> it = list. iterator();while(it. hasNext()){ String obj = it. next(); System. out. println(obj);}

20. Iterator 和 ListIterator 有什么区别?





  • ListIterator 比 Iterator有更多的方法。

  • ListIterator只能用于遍历List及其子类,Iterator可用来遍历所有集合,

  • ListIterator遍历可以是逆向的,因为有previous()和hasPrevious()方法,而Iterator不可以。

  • ListIterator有add()方法,可以向List添加对象,而Iterator却不能。

  • ListIterator可以定位当前的索引位置,因为有nextIndex()和previousIndex()方法,而Iterator不可以。

  • ListIterator可以实现对象的修改,set()方法可以实现。Iierator仅能遍历,不能修改哦。

21. 怎么确保一个集合不能被修改?

很多朋友很可能想到用final关键字进行修饰,final修饰的这个成员变量,如果是基本数据类型,表示这个变量的值是不可改变的,如果是引用类型,则表示这个引用的地址值是不能改变的,但是这个引用所指向的对象里面的内容还是可以改变滴~验证一下,如下:

public class Test { //final 修饰 private static final Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>(); { map.put(1, "jay"); map.put(2, "tianluo"); } public static void main(String[] args) { map.put(1, "boy"); System.out.println(map.get(1)); }}

运行结果如下:

//可以洗发现,final修饰,集合还是会被修改呢boy

嘻嘻,那么,到底怎么确保一个集合不能被修改呢,看以下这三哥们~

  • unmodifiableMap

  • unmodifiableList

  • unmodifiableSet

再看一下demo吧

public class Test { private static Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>(); { map.put(1, "jay"); map.put(2, "tianluo"); } public static void main(String[] args) { map = Collections.unmodifiableMap(map); map.put(1, "boy"); System.out.println(map.get(1)); }}

运行结果:

// 可以发现,unmodifiableMap确保集合不能修改啦,抛异常了Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException at java.util.Collections$UnmodifiableMap.put(Collections.java:1457) at Test.main(Test.java:14)

23. 什么是Java优先级队列(Priority Queue)?

优先队列PriorityQueue是Queue接口的实现,可以对其中元素进行排序

  • 优先队列中元素默认排列顺序是升序排列

  • 但对于自己定义的类来说,需要自己定义比较器

public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements java.io.Serializable { ... private final Comparator<? super E> comparator;

方法:

peek()//返回队首元素poll()//返回队首元素,队首元素出队列add()//添加元素size()//返回队列元素个数isEmpty()//判断队列是否为空,为空返回true,不空返回false

特点:

  • 1.基于优先级堆

  • 2.不允许null值

  • 3.线程不安全

  • 4.出入队时间复杂度O(log(n))

  • 5.调用remove()返回堆内最小值

24. JAVA8的ConcurrentHashMap为什么放弃了分段锁,有什么问题吗,如果你来设计,你如何设计。

jdk8 放弃了分段锁而是用了Node锁,减低锁的粒度,提高性能,并使用CAS操作来确保Node的一些操作的原子性,取代了锁。

可以跟面试官聊聊悲观锁和CAS乐观锁的区别,优缺点哈~

25. 阻塞队列的实现,ArrayBlockingQueue的底层实现?

ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列,继承自AbstractBlockingQueue,间接的实现了Queue接口和Collection接口。底层以数组的形式保存数据(实际上可看作一个循环数组)。常用的操作包括 add ,offer,put,remove,poll,take,peek。



可以结合线程池跟面试官讲一下哦~

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26. Java 中的 LinkedList是单向链表还是双向链表?

27. 说一说ArrayList 的扩容机制吧

28. HashMap 的长度为什么是2的幂次方,以及其他常量定义的含义~

29. ConcurrenHashMap 原理?1.8 中为什么要用红黑树?

30. ArrayList的默认大小

31. 为何Collection不从Cloneable和Serializable接口继承?

32. Enumeration和Iterator接口的区别?

33. 我们如何对一组对象进行排序?

34. 当一个集合被作为参数传递给一个函数时,如何才可以确保函数不能修改它?

35. 说一下HashSet的实现原理?

36. Array 和 ArrayList 有何区别?

37. 为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为key?

38. 如果想用Object作为hashMap的Key?

39. 讲讲红黑树的特点?

40. Java集合类框架的最佳实践有哪些?

41.谈谈线程池阻塞队列吧~

42. HashSet和TreeSet有什么区别?

43. Set里的元素是不能重复的,那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()?

44. 说出ArrayList,LinkedList的存储性能和特性

45. HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同?

46. ArrayList集合加入1万条数据,应该怎么提高效率

47. 如何对Object的list排序

48. ArrayList 和 HashMap 的默认大小是多数?

49. 有没有有顺序的Map实现类,如果有,他们是怎么保证有序的

50. HashMap是怎么解决哈希冲突的

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