Java集合面试题下

1. HashMap 和 Hashtable 的区别：

1. 线程安全性：

   • Hashtable 是线程安全的，它的所有方法都被 synchronized 修饰。由于对整个数据结构加锁，性能会有一定的影响，尤其在多线程环境下竞争较激烈时，可能导致较低的效率。
   • HashMap 是非线程安全的，但性能较高。为了保证线程安全，可以使用 ConcurrentHashMap 代替。

2. 对 null 值的支持：

   • Hashtable 不允许 null 键和值。若尝试插入 null，会抛出 NullPointerException。
   • HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值。

3. 初始化容量和扩容规则：

   • Hashtable 默认初始容量为 11，负载因子为 0.75，扩容时将容量变为原来的 2n + 1。
   • HashMap 默认初始容量为 16，负载因子为 0.75，扩容时将容量翻倍。HashMap 使用 2 的幂次方来扩展容量，这是为了提高性能，避免哈希冲突。

4. 继承体系：

   • Hashtable 继承自 Dictionary 类，Dictionary 是 JDK 1.0 引入的，已被弃用。
   • HashMap 继承自 AbstractMap，并实现了 Map 接口。

5. 迭代器：

   • Hashtable 使用 Enumeration 进行迭代，而 Enumeration 并不支持 fail-fast 机制，即修改集合时不会抛出异常。
   • HashMap 使用 Iterator，它是 fail-fast 的，如果在迭代过程中修改集合，将抛出 ConcurrentModificationException。

6. 底层实现：

   • Hashtable 底层使用的是数组加链表来存储数据，但没有进行链表转红黑树的优化。
   • HashMap 在 JDK 1.8 以后对哈希冲突的处理做了优化，当链表长度超过阈值时（默认为 8），会将链表转换为红黑树以提高查询性能。

2. HashMap 和 HashSet 的区别：

1. 数据结构：

   • HashSet 是一个基于 HashMap 实现的 Set 接口，底层是使用 HashMap 来存储数据。它不允许重复的元素，因此底层会利用 HashMap 来判断元素是否已存在。
   • HashMap 是一个基于键值对的映射，存储数据时会关联一个 key 和一个 value。

2. 重复元素：

   • HashSet 不允许存储重复的元素。如果插入一个已经存在的元素，它会忽略该元素。
   • HashMap 允许 key 的重复，但不允许 key 和 value 配对的重复（即相同的 key 不会存在多个相同的 value）。

3. 接口和功能：

   • HashSet 只实现了 Set 接口，提供元素的无序存储，不保证插入顺序。
   • HashMap 实现了 Map 接口，提供键值对存储，支持对键的查找和访问。

3. HashMap 和 TreeMap 的区别：

1. 排序：

   • TreeMap 是有序的，它根据键的自然顺序或构造时提供的比较器对元素进行排序。
   • HashMap 是无序的，它的元素没有特定的顺序。

2. 性能：

   • TreeMap 的查找、插入和删除操作的时间复杂度为 O(log n)，这是因为它底层使用红黑树实现。
   • HashMap 的查找、插入和删除操作的时间复杂度为 O(1)，但在极端情况下（如大量哈希冲突）可能会退化为 O(n)。

3. 适用场景：

   • 如果需要按照键的排序存储数据，可以使用 TreeMap。
   • 如果不关心排序，只需要快速存储和查找数据，可以使用 HashMap。

4. HashSet 如何检查重复元素：

• HashSet 通过调用其底层 HashMap 的 containsKey 方法来检查元素是否已存在。如果已经存在，则不插入新元素。底层通过 hashCode() 和 equals() 方法来比较元素。

5. HashMap 的底层实现：

• HashMap 底层使用数组和链表（或红黑树）来实现存储。每个数组元素是一个链表（或树的根节点），哈希冲突发生时，元素将以链表形式存储。链表过长时（超过阈值），会转换为红黑树来提高查找效率。

6. HashMap 线程不安全的原因：

• HashMap 不是线程安全的，因为它没有同步机制来保证并发访问时的正确性。当多个线程同时对 HashMap 进行读写操作时，可能会出现数据不一致或死循环等问题。因此，在多线程环境中，应使用 ConcurrentHashMap 或手动同步访问 HashMap。