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java面試題之----HashMap常見面試題總結

使用 這一 hashtable 此刻 獲取 重要性 microsoft ria 取值

“你用過HashMap嗎?” “什麽是HashMap?你為什麽用到它?” 幾乎每個人都會回答“是的”,然後回答HashMap的一些特性,譬如HashMap可以接受null鍵值和值,而Hashtable則不能;HashMap是非synchronized;HashMap很快;以及HashMap儲存的是鍵值對等等。這顯示出你已經用過HashMap,而且對它相當的熟悉。但是面試官來個急轉直下,從此刻開始問出一些刁鉆的問題,關於HashMap的更多基礎的細節。面試官可能會問出下面的問題: “你知道HashMap的工作原理嗎?” “你知道HashMap的get()方法的工作原理嗎?” 答:“HashMap是基於hashing的原理,我們使用put(key, value)存儲對象到HashMap中,使用get(key)從HashMap中獲取對象。當我們給put()方法傳遞鍵和值時,我們先對鍵調用hashCode()方法,返回的hashCode用於找到bucket位置來儲存Entry對象。”這裏關鍵點在於指出,HashMap是在bucket中儲存鍵對象和值對象,作為Map.Entry。這一點有助於理解獲取對象的邏輯。如果你沒有意識到這一點,或者錯誤的認為僅僅只在bucket中存儲值的話,你將不會回答如何從HashMap中獲取對象的邏輯。這個答案相當的正確,也顯示出面試者確實知道hashing以及HashMap的工作原理。
“當兩個對象的hashcode相同會發生什麽?” 從這裏開始,真正的困惑開始了,一些面試者會回答因為hashcode相同,所以兩個對象是相等的,HashMap將會拋出異常,或者不會存儲它們。然後面試官可能會提醒他們有equals()和hashCode()兩個方法,並告訴他們兩個對象就算hashcode相同,但是它們可能並不相等。一些面試者可能就此放棄,而另外一些還能繼續挺進,他們回答“因為hashcode相同,所以它們的bucket位置相同,‘碰撞’會發生。因為HashMap使用鏈表存儲對象,這個Entry(包含有鍵值對的Map.Entry對象)會存儲在鏈表中。”這個答案非常的合理,雖然有很多種處理碰撞的方法,這種方法是最簡單的,也正是HashMap的處理方法。但故事還沒有完結,面試官會繼續問:
“如果兩個鍵的hashcode相同,你如何獲取值對象?” 面試者會回答:當我們調用get()方法,HashMap會使用鍵對象的hashcode找到bucket位置,然後獲取值對象。面試官提醒他如果有兩個值對象儲存在同一個bucket,他給出答案:將會遍歷鏈表直到找到值對象。面試官會問因為你並沒有值對象去比較,你是如何確定確定找到值對象的?除非面試者直到HashMap在鏈表中存儲的是鍵值對,否則他們不可能回答出這一題。 其中一些記得這個重要知識點的面試者會說,找到bucket位置之後,會調用keys.equals()方法去找到鏈表中正確的節點,最終找到要找的值對象。完美的答案! 許多情況下,面試者會在這個環節中出錯,因為他們混淆了hashCode()和equals()方法。因為在此之前hashCode()屢屢出現,而equals()方法僅僅在獲取值對象的時候才出現。一些優秀的開發者會指出使用不可變的、聲明作final的對象,並且采用合適的equals()和hashCode()方法的話,將會減少碰撞的發生,提高效率。不可變性使得能夠緩存不同鍵的hashcode,這將提高整個獲取對象的速度,使用String,Interger這樣的wrapper類作為鍵是非常好的選擇。
如果你認為到這裏已經完結了,那麽聽到下面這個問題的時候,你會大吃一驚。 “如果HashMap的大小超過了負載因子(load factor)定義的容量,怎麽辦?” 除非你真正知道HashMap的工作原理,否則你將回答不出這道題。默認的負載因子大小為0.75,也就是說,當一個map填滿了75%的bucket時候,和其它集合類(如ArrayList等)一樣,將會創建原來HashMap大小的兩倍的bucket數組,來重新調整map的大小,並將原來的對象放入新的bucket數組中。這個過程叫作rehashing,因為它調用hash方法找到新的bucket位置。如果你能夠回答這道問題,下面的問題來了: “你了解重新調整HashMap大小存在什麽問題嗎?” 你可能回答不上來,這時面試官會提醒你當多線程的情況下,可能產生條件競爭(race condition)。 當重新調整HashMap大小的時候,確實存在條件競爭,因為如果兩個線程都發現HashMap需要重新調整大小了,它們會同時試著調整大小。在調整大小的過程中,存儲在鏈表中的元素的次序會反過來,因為移動到新的bucket位置的時候,HashMap並不會將元素放在鏈表的尾部,而是放在頭部,這是為了避免尾部遍歷(tail traversing)。如果條件競爭發生了,那麽就死循環了。這個時候,你可以質問面試官,為什麽這麽奇怪,要在多線程的環境下使用HashMap呢?:) “為什麽String, Interger這樣的wrapper類適合作為鍵?” String, Interger這樣的wrapper類作為HashMap的鍵是再適合不過了,而且String最為常用。因為String是不可變的,也是final的,而且已經重寫了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper類也有這個特點。不可變性是必要的,因為為了要計算hashCode(),就要防止鍵值改變,如果鍵值在放入時和獲取時返回不同的hashcode的話,那麽就不能從HashMap中找到你想要的對象。不可變性還有其他的優點如線程安全。如果你可以僅僅通過將某個field聲明成final就能保證hashCode是不變的,那麽請這麽做吧。因為獲取對象的時候要用到equals()和hashCode()方法,那麽鍵對象正確的重寫這兩個方法是非常重要的。如果兩個不相等的對象返回不同的hashcode的話,那麽碰撞的幾率就會小些,這樣就能提高HashMap的性能。 “我們可以使用自定義的對象作為鍵嗎? ”這是前一個問題的延伸。當然你可能使用任何對象作為鍵,只要它遵守了equals()和hashCode()方法的定義規則,並且當對象插入到Map中之後將不會再改變了。如果這個自定義對象時不可變的,那麽它已經滿足了作為鍵的條件,因為當它創建之後就已經不能改變了。 “我們可以使用CocurrentHashMap來代替Hashtable嗎?” 這是另外一個很熱門的面試題,因為ConcurrentHashMap越來越多人用了。我們知道Hashtable是synchronized的,但是ConcurrentHashMap同步性能更好,因為它僅僅根據同步級別對map的一部分進行上鎖。ConcurrentHashMap當然可以代替HashTable,但是HashTable提供更強的線程安全性。

這些問題設計哪些知識點:

  • hashing的概念
  • HashMap中解決碰撞的方法
  • equals()和hashCode()的應用,以及它們在HashMap中的重要性
  • 不可變對象的好處
  • HashMap多線程的條件競爭
  • 重新調整HashMap的大小

總結

HashMap的工作原理

HashMap基於hashing原理,我們通過put()和get()方法儲存和獲取對象。當我們將鍵值對傳遞給put()方法時,它調用鍵對象的hashCode()方法來計算hashcode,讓後找到bucket位置來儲存值對象。當獲取對象時,通過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對,然後返回值對象。HashMap使用鏈表來解決碰撞問題,當發生碰撞了,對象將會儲存在鏈表的下一個節點中。 HashMap在每個鏈表節點中儲存鍵值對對象。

當兩個不同的鍵對象的hashcode相同時會發生什麽? 它們會儲存在同一個bucket位置的鏈表中。鍵對象的equals()方法用來找到鍵值對。

因為HashMap的好處非常多,在電子商務的應用中使用HashMap作為緩存。因為金融領域非常多的運用Java,也出於性能的考慮,我們會經常用到HashMap和ConcurrentHashMap。你可以查看更多的關於HashMap的文章:

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