2018年阿里一面面试题整理集合

### 数据结构知识点详解 #### HashMap **原理及内部数据结构** - **底层结构**：采用哈希表（数组+链表或红黑树）作为主要数据结构。 - 数组用于存储桶(bucket)，桶内存储节点(Node)。 - 当桶内的节点数达到阈值时（默认8），链表会转化为红黑树。 **put方法流程** 1. **计算索引**：通过键的哈希值计算数组索引。 2. **检查冲突**：如果目标位置为空，则直接插入新节点；如果发生冲突（即同一索引位置已有节点），则根据键进行进一步判断。 3. **解决冲突**： - 若未发生冲突，直接将新节点放置于该索引处。 - 若已存在节点，先检查是否已有相同的键，如果有则更新对应的值；如果没有，则将新节点添加到链表末尾或转化为红黑树结构中。 4. **调整结构**：若链表长度超过8，则将链表转化为红黑树；反之，若红黑树中的节点数量减少至6（默认阈值减2），则将红黑树转回链表。 5. **处理容量**：当桶的数量达到一定比例（默认0.75）时，进行扩容操作，通常将容量扩大两倍。 **扩容机制** - 扩容时会创建一个新的更大的数组，原数组中的所有节点都会被重新计算哈希值，并放到新的数组中。 - 新位置有两种可能：保持不变或变为原位置加上原数组长度。 **hash函数实现** - 对于哈希码的计算，采用了高位与低位异或的操作，目的是为了提高哈希值的随机性。 - 具体实现为：`int hash = key.hashCode(); hash ^= (hash >>> 16);` - 索引计算公式：`(hash & (table.length - 1))`，这里的`table.length - 1`相当于`table.length`的二进制形式全为1，与运算后保留了低位部分，从而得到索引。 **其他哈希实现方式** - 参考《Effective Java》中的关于`hashCode()`的实现建议。 **解决哈希冲突** - 主要有两种方法：开放寻址法和链地址法。 - 开放寻址法包括线性探测、二次探测等。 - 链地址法则是将具有相同哈希值的元素组织成链表或更复杂的结构如红黑树。 **优化长链表** - JDK1.8中，当链表长度超过8时，会自动转化为红黑树，以降低查找时间复杂度。 #### 数组与ArrayList **主要区别** - **类型**：数组可以存储基本类型和对象类型；ArrayList只能存储对象类型。 - **大小**：数组大小固定，ArrayList大小可动态扩展。 - **功能**：ArrayList提供了更多高级操作方法，如`addAll()`、`removeAll()`等。 **ArrayList排序** - 可以使用`Collections.sort()`方法进行排序，支持自然排序或自定义比较器。 #### HashMap与HashTable **区别** - **默认容量**：HashMap默认容量为16，HashTable为11。 - **索引计算**：HashMap通过高位与低位异或来提高哈希值随机性；HashTable则简单使用哈希值模容量。 - **线程安全性**：HashMap是非线程安全的；HashTable是线程安全的，通过`synchronized`关键字实现。 #### HashMap与ConcurrentHashMap **主要区别** - **线程安全性**：ConcurrentHashMap通过分段锁技术保证线程安全，效率高于HashTable。 - **索引计算**：ConcurrentHashMap的索引计算逻辑进行了优化，以提高性能。 - **容量调整**：ConcurrentHashMap的容量调整更为复杂，但更高效。 - **并发性能**：ConcurrentHashMap支持并发操作，在多线程环境下表现更优。 **ConcurrentHashMap原理** - **CAS机制**：通过Compare And Swap(CAS)实现原子操作，提高了线程安全性下的性能。 - **分段锁**：ConcurrentHashMap通过将整个数组分为多个段(segment)，每段使用独立的锁，减少了锁的竞争。 - **Unsafe类**：利用JVM提供的Unsafe类实现高效的内存操作，如CAS操作。 **总结** 以上是对2018年阿里一面面试题中提到的数据结构知识点的详细解释，主要包括HashMap的工作原理、内部实现细节以及与其他数据结构如ArrayList、HashTable和ConcurrentHashMap之间的区别。通过对这些核心概念的理解，可以帮助开发者更好地掌握Java集合框架的使用，提高程序设计和编码能力。