《求求大廠給個(gè)Offer》Map面試題

三歪的第391篇原創(chuàng)文章

我，三歪，最近開始寫面試系列。我給這個(gè)面試系列取了一個(gè)名字，叫做《求求大廠給個(gè)Offer》

前面已經(jīng)寫了兩篇了，喜歡看的同學(xué)可以在公眾號(hào)下回復(fù)「面試」即可觀看。

所以這篇文章叫做《求求大廠給個(gè)Offer：Map面試題》

接下來就開始吧。

面試現(xiàn)場

三歪：“我叫三歪，目前維護(hù)一個(gè)公眾號(hào)叫做Java3y，這幾年寫了300+原創(chuàng)技術(shù)文章，近1000頁的原創(chuàng)電子書和多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的思維導(dǎo)圖。我的愿景是：只要關(guān)注我并三連的同學(xué)都可以拿到大廠offer。我的....”

三歪：“Map在Java里邊是一個(gè)接口，常見的實(shí)現(xiàn)類有HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和ConcurrentHashMap”

三歪：“首先要明確的是：在Java里邊，哈希表的結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表的方式。HashMap底層數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)是數(shù)組+鏈表/紅黑樹、LinkedHashMap底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表+雙向鏈表、TreeMap底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是紅黑樹，而ConcurrentHashMap底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是數(shù)組+鏈表/紅黑樹”

面試官：“我們先以HashMap開始吧，你能講講當(dāng)你new一個(gè)HashMap的時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么嗎？”

三歪：“HashMap有幾個(gè)構(gòu)造方法，但最主要的就是指定初始值大小和負(fù)載因子的大小。如果我們不指定，默認(rèn)HashMap的大小為16，負(fù)載因子的大小為0.75”

三歪：“HashMap的大小只能是2次冪的，假設(shè)你傳一個(gè)10進(jìn)去，實(shí)際上最終HashMap的大小是16，你傳一個(gè)7進(jìn)去，HashMap最終的大小是8，具體的實(shí)現(xiàn)在tableSizeFor可以看到。我們把元素放進(jìn)HashMap的時(shí)候，需要算出這個(gè)元素所在的位置（hash）。在HashMap里用的是位運(yùn)算來代替取模，能夠更加高效地算出該元素所在的位置。為什么HashMap的大小只能是2次冪，因?yàn)橹挥写笮?次冪時(shí)，才能合理用位運(yùn)算替代取模。”

三歪：“而負(fù)載因子的大小決定著哈希表的擴(kuò)容和哈希沖突。比如現(xiàn)在我默認(rèn)的HashMap大小為16，負(fù)載因子為0.75，這意味著數(shù)組最多只能放12個(gè)元素，一旦超過12個(gè)元素，則哈希表需要擴(kuò)容。怎么算出是12呢？很簡單，就是16*0.75。每次put元素進(jìn)去的時(shí)候，都會(huì)檢查HashMap的大小有沒有超過這個(gè)閾值，如果有，則需要擴(kuò)容。”

三歪：“鑒于上面的說法（HashMap的大小只能是2次冪），所以擴(kuò)容的時(shí)候時(shí)候默認(rèn)是擴(kuò)原來的2倍”

三歪：“顯然擴(kuò)容這個(gè)操作肯定是耗時(shí)的，那我能不能把負(fù)載因子調(diào)高一點(diǎn)，比如我要調(diào)至為1，那我的HashMap就等到16個(gè)元素的時(shí)候才擴(kuò)容呢。顯然是可以的，但是不推薦。負(fù)載因子調(diào)高了，這意味著哈希沖突的概率會(huì)增高，哈希沖突概率增高，同樣會(huì)耗時(shí)（因?yàn)椴檎业乃俣茸兟耍?/p>

三歪：“實(shí)現(xiàn)就在hash方法上，可以發(fā)現(xiàn)的是，它是先算出正常的哈希值，然后與高16位做異或運(yùn)算，產(chǎn)生最終的哈希值。這樣做的好處可以增加了隨機(jī)性，減少了碰撞沖突的可能性。”

三歪：”在put的時(shí)候，首先對(duì)key做hash運(yùn)算，計(jì)算出該key所在的index。如果沒碰撞，直接放到數(shù)組中，如果碰撞了，需要判斷目前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈表還是紅黑樹，根據(jù)不同的情況來進(jìn)行插入。假設(shè)key是相同的，則替換到原來的值。最后判斷哈希表是否滿了(當(dāng)前哈希表大小*負(fù)載因子），如果滿了，則擴(kuò)容“

三歪：”在get的時(shí)候，還是對(duì)key做hash運(yùn)算，計(jì)算出該key所在的index，然后判斷是否有hash沖突，假設(shè)沒有直接返回，假設(shè)有則判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈表還是紅黑樹，分別從不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中取出。“

三歪：”首先會(huì)比較hash值，隨后會(huì)用==運(yùn)算符和equals()來判斷該元素是否相同。說白了就是：如果只有hash值相同，那說明該元素哈希沖突了，如果hash值和equals() || == 都相同，那說明該元素是同一個(gè)。“

三歪：”當(dāng)數(shù)組的大小大于64且鏈表的大小大于8的時(shí)候才會(huì)將鏈表改為紅黑樹，當(dāng)紅黑樹大小為6時(shí)，會(huì)退化為鏈表。這里轉(zhuǎn)紅黑樹退化為鏈表的操作主要出于查詢和插入時(shí)對(duì)性能的考量。鏈表查詢時(shí)間復(fù)雜度O(N)，插入時(shí)間復(fù)雜度O(1)，紅黑樹查詢和插入時(shí)間復(fù)雜度O(logN)“

三歪：“其實(shí)在日常開發(fā)中LinkedHashMap用得不多。在前面也提到了，LinkedHashMap底層結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表+雙向鏈表”，實(shí)際上它繼承了HashMap，在HashMap的基礎(chǔ)上維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表。有了這個(gè)雙向鏈表，我們的插入可以是“有序”的，這里的有序不是指大小有序，而是插入有序。

三歪：“LinkedHashMap在遍歷的時(shí)候?qū)嶋H用的是雙向鏈表來遍歷的，所以LinkedHashMap的大小不會(huì)影響到遍歷的性能”

三歪：“TreeMap在現(xiàn)實(shí)開發(fā)中用得也不多，TreeMap的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是紅黑樹，TreeMap的key不能為null（如果為null，那還怎么排序呢），TreeMap有序是通過Comparator來進(jìn)行比較的，如果comparator為null，那么就使用自然順序”

三歪：“HashMap不是線程安全的，在多線程環(huán)境下，HashMap有可能會(huì)有數(shù)據(jù)丟失和獲取不了最新數(shù)據(jù)的問題，比如說：線程Aput進(jìn)去了，線程Bget不出來。我們想要線程安全，可以使用ConcurrentHashMap”

三歪：“ConcurrentHashMap是線程安全的Map實(shí)現(xiàn)類，它在juc包下的。線程安全的Map實(shí)現(xiàn)類除了ConcurrentHashMap還有一個(gè)叫做Hashtable。當(dāng)然了，也可以使用Collections來包裝出一個(gè)線程安全的Map。但無論是Hashtable還是Collections包裝出來的都比較低效（因?yàn)槭侵苯釉谕鈱犹譻ynchronize），所以我們一般有線程安全問題考量的，都使用ConcurrentHashMap”

三歪：“ConcurrentHashMap的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)組+鏈表/紅黑樹，它能支持高并發(fā)的訪問和更新，是線程安全的。ConcurrentHashMap通過在部分加鎖和利用CAS算法來實(shí)現(xiàn)同步，在get的時(shí)候沒有加鎖，Node都用了volatile給修飾。在擴(kuò)容時(shí)，會(huì)給每個(gè)線程分配對(duì)應(yīng)的區(qū)間，并且為了防止putVal導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，會(huì)給線程的所負(fù)責(zé)的區(qū)間加鎖”

三歪：“不能，我不會(huì)”

三歪：“我在學(xué)習(xí)的時(shí)候也看過JDK7的HashMap和ConcurrentHashMap，其實(shí)還是有很多不一樣的地方，比如JDK 7 的HashMap在擴(kuò)容時(shí)是頭插法，在JDK8就變成了尾插法，在JDK7 的HashMap還沒有引入紅黑樹....ConcurrentHashMap 在JDK7 還是使用分段鎖的方式來實(shí)現(xiàn)，而JDK 8 就又不一樣了。但JDK 7細(xì)節(jié)我大多數(shù)都忘了。”

三歪：“我就沒用過JDK 7的API，我想著現(xiàn)在最低應(yīng)該也是用JDK8了吧？所以我就沒去仔細(xì)看了。要不我給你講講多線程相關(guān)的知識(shí)唄？”

三歪：“哦”

題外話

針對(duì)這次的面試可能你想了解更多Map的細(xì)節(jié)，比如說Map基礎(chǔ)知識(shí)/HashMap/LinkedHashMap/TreeMap/ConcurrentHashMap的源碼，可以在公眾號(hào)下回復(fù)「Map」即可獲取我之前寫的原創(chuàng)文章。

需要預(yù)習(xí)或者領(lǐng)取電子書的同學(xué)，在公眾號(hào)下回復(fù)「888」即可獲取。

原創(chuàng)電子書
原創(chuàng)思維導(dǎo)圖
掃碼或微信搜 Java3y?回復(fù)「888」領(lǐng)取1000+頁原創(chuàng)電子書和思維導(dǎo)圖。