面试准备

1.ArrayList、LinkedList、Vector的区别和实现原理

(1)存储结构

ArrayList和Vector是按照顺序将元素存储(从下表为0开始),删除元素时,删除操作完成后,需要使部分元素移位,默认的初始容量都是10.

ArrayList和Vector是基于数组实现的,LinkedList是基于双向链表实现的(含有头结点)。

(2)线程安全性

ArrayList不具有有线程安全性,在单线程的环境中,LinkedList也是线程不安全的,如果在并发环境下使用它们,可以用Collections类中的静态方法synchronizedList()对ArrayList和LinkedList进行调用即可。

Vector实现线程安全的,即它大部分的方法都包含关键字synchronized,但是Vector的效率没有ArraykList和LinkedList高。

(3)增删改查的效率

ArrayList和Vector中,从指定的位置检索一个对象,或在集合的末尾插入、删除一个元素的时间是一样的,时间复杂度都是O(1)。但是如果在其他位置增加或者删除元素花费的时间是O(n),LinkedList中,在插入、删除任何位置的元素所花费的时间都是一样的,时间复杂度都为O(1),但是他在检索一个元素的时间复杂度为O(n).

2. hashmap扩容机制

原理:哈希表是由数组 + 链表组成的,当我们往hashmap中put元素的时候,先根据key的hash值得到这个元素在数组中的位置(即下标),然后就可以把这个元素放到对应的位置中了。

如果这个元素所在的位子上已经存放有其它元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,之前加入的放在链尾。

扩容机制:当HashMap中的元素越来越多的时候,hash冲突的几率也就越来越高,因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率,就要对HashMap的数组进行扩容,而在HashMap数组扩容之后,最消耗性能的点就出现了:原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置,并放进去,这就是resize。所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

机制:当数据容量超过当前最大容量*loadfactor(扩容因子)时,容量自动扩大2倍,并将当前的数据重新放入新的hashmap中。为了减少链表长度,元素分配更均匀

链表的长度超过8的时候,这个链表就将转换成红黑树

ConcurrentHashMap: 

  • 底层采用分段的数组+链表实现,线程安全
  • 通过把整个Map分为N个Segment,可以提供相同的线程安全,但是效率提升N倍,默认提升16倍。(读操作不加锁,由于HashEntry的value变量是 volatile的,也能保证读取到最新的值。)
  • Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占,ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行,其关键在于使用了锁分离技术
  • 扩容:段内扩容

ConcurrentHashMap比HashMap多出了一个类Segment,而Segment是一个可重入锁。 

ConcurrentHashMap是使用了锁分段技术来保证线程安全的。

锁分段技术:首先将数据分成一段一段的存储,然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候,其他段的数据也能被其他线程访问。  

ConcurrentHashMap提供了与Hashtable和SynchronizedMap不同的锁机制。Hashtable中采用的锁机制是一次锁住整个hash表,从而在同一时刻只能由一个线程对其进行操作;而ConcurrentHashMap中则是一次锁住一个桶。 

ConcurrentHashMap默认将hash表分为16个桶,诸如get、put、remove等常用操作只锁住当前需要用到的桶。这样,原来只能一个线程进入,现在却能同时有16个写线程执行,并发性能的提升是显而易见的。

 

5. 适配器模式:

总结一下三种适配器模式的应用场景:

(1)类的适配器模式:当希望将一个类转换成满足另一个新接口的类时,可以使用类的适配器模式,创建一个新类,继承原有的类,实现新的接口即可。

(2)对象的适配器模式:当希望将一个对象转换成满足另一个新接口的对象时,可以创建一个Wrapper类,持有原类的一个实例,在Wrapper类的方法中,调用实例的方法就行。

(3)接口的适配器模式:当不希望实现一个接口中所有的方法时,可以创建一个抽象类Wrapper,实现所有方法,我们写别的类的时候,继承抽象类即可。

6. 装饰模式:
(1)需要扩展一个类的功能。
(2)动态的为一个对象增加功能,而且还能动态撤销。(继承不能做到这一点,继承的功能是静态的,不能动态增删。) 
 

 7.Sleep()和wait()的区别

对于sleep()方法,我们首先要知道该方法是属于Thread类中的。而wait()方法,则是属于Object类中的。

sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间,让出cpu该其他线程,但是他的监控状态依然保持者,当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。

在调用sleep()方法的过程中,线程不会释放对象锁。

而当调用wait()方法的时候,线程会放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备

获取对象锁进入运行状态。

8. Java 多线程加锁的方式总结及对比

1. synchronized关键字

2. Java.util.concurrent包中的lock接口和ReentrantLock实现类

这两种方式实现加锁。

synchronized关键字加锁的缺陷: 

如果一个代码块被synchronized修饰了,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其他线程便只能一直等待,等待获取锁的线程释放锁,而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况:

  1)获取锁的线程执行完了该代码块,然后线程释放对锁的占有;

  2)线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁。

  那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因(比如调用sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,其他线程便只能干巴巴地等待,试想一下,这多么影响程序执行效率。

  因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间或者能够响应中断),通过Lock就可以办到。

  再举个例子:当有多个线程读写文件时,读操作和写操作会发生冲突现象,写操作和写操作会发生冲突现象,但是读操作和读操作不会发生冲突现象。

  但是采用synchronized关键字来实现同步的话,就会导致一个问题:

  如果多个线程都只是进行读操作,所以当一个线程在进行读操作时,其他线程只能等待无法进行读操作。

  因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时,线程之间不会发生冲突,通过Lock就可以办到。

  另外,通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

对比:

    1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问;

  2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。

总结来说,Lock和synchronized有以下几点不同:

  1)Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;

  2)synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;

  3)Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;(I/O和Synchronized都能相应中断,即不需要处理interruptionException异常)

  4)通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。

  5)Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

  在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的,而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。

 9. 序列化:

把对象和对象实例转化成字节流并存储到字节流文件中的过程就叫序列化,而从字节流文件中读取文件的过程就叫做反序列化。

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