Java集合面试题——详解

1.Java 中的 WeakHashMap 是什么 ？

Java中的WeakHashMap是集合框架中的一个特殊实现，它对键的引用是弱引用（Weak Reference）。
简单来说，当某个键不再被程序中其他地方引用时，这个键值对会被自动从WeakHashMap中删除，我们不需要手动去清理它。它的Entry类继承自WeakReference，这使得键对象被弱引用包装。当Java进行垃圾回收时，如果发现WeakHashMap中某个键只剩下弱引用（也就是没有其他强引用了），JVM就会回收这个键对象。

2.Java 中 ConcurrentHashMap 1.7 和 1.8 之间有哪些区别？

①　锁结构不同：在JDK1.7中，ConcurrentHashMap基于Segment+HashEntry数组实现的。Segment是ReentrantLock的子类，而其内部也维护了一个Entry数组，这个Entry数组和HashMap中的Entry数组是一样的。所以说Segment其实是一个锁，可以锁住一段哈希表结构，而ConcurrentHashMap中维护了一个Segment数组，所以是基于分段锁实现的。而在JDK1.8中，ConcurrentHashMap摒弃了Segment，而是采用synchronized+CAS+红黑树来实现的。锁的粒度也从段锁缩小为结点锁。
②　put()的执行流程有所不同：JDK1.7中，ConcurrentHashMap要进行两次定位，先对Segment进行定位，再对其内部的数组下标进行定位。定位之后会采用自旋锁+锁膨胀的机制进行加锁，也就是自旋获取锁，当自旋次数超过64时，会发生膨胀，直接陷入阻塞状态，等待唤醒。并且在整个put操作期间都持有锁。而在JDK1.8中只需要一次定位，并且采用CAS+synchronized的机制。如果对应下标处没有结点，说明没有发生哈希冲突，此时直接通过CAS进行插入，若成功，直接返回。若失败，则使用synchronized进行加锁插入。
③　计算size的方法不一样：1.7：采用类似于乐观锁的机制，先是不加锁直接进行统计，最多执行三次，如果前后两次计算的结果一样，则直接返回。若超过了三次，则对每一个Segment进行加锁后再统计。1.8：会维护一个baseCount属性用来记录结点数量，每次进行put操作之后都会CAS自增baseCount。
引入了红黑树：这一点和HashMap相同，引入了红黑树结构用降低哈希冲突严重的场景的时间复杂度

3.Java 中 ConcurrentHashMap 的 get 方法是否需要加锁？

ConcurrentHashMap的get方法不需要加锁。
ConcurrentHashMap的get方法不需要加锁，这是因为ConcurrentHashMap的读操作不需要加锁。get()方法可以无锁，是由于Node的元素val和指针next都是volatile修改的，在多线程环境下线程A修改节点的val或者新增节点对线程B是可见的。

4.为什么 Java 的 ConcurrentHashMap 不支持 key 或 value 为 null？
ConcurrentHashMap不允许key或value为null是为了避免在多线程环境下出现歧义问题。
ConcurrentHashMap是一个线程安全的集合，它不允许null键或null值，这是为了避免在多线程并发场景下出现歧义问题。具体来说，当使用get方法获取对应的值时，如果返回的结果是null，将无法判断是因为该键不存在，还是该键对应的值本身就是null。这种情况下可能会导致线程安全问题，因此ConcurrentHashMap不允许null键或null值。

5.Java 中的 CopyOnWriteArrayList 是什么？

CopyOnWriteArrayList 是 Java 并发集合框架中的一种线程安全列表。
CopyOnWriteArrayList 使用了一种称为写时复制的技术。这意味着只有在对列表进行结构性修改（例如添加或删除元素）时才会创建底层数组的新副本。在读取列表时，它直接使用原始数组，从而提高了并发读取的性能。线程安全性 CopyOnWriteArrayList 是线程安全的，这意味着它可以安全地用于多线程环境中，而无需额外的同步。这是因为每次进行结构性修改时，都会创建一个底层数组的新副本，这确保了对列表的并发访问不会导致数据损坏。性能权衡 虽然 CopyOnWriteArrayList 提供了线程安全性，但它在写入操作方面比传统的 ArrayList 慢。这是因为每次进行结构性修改时，它都需要创建底层数组的新副本。对于频繁写入的列表，这可能会导致性能下降。使用场景 CopyOnWriteArrayList 适用于以下场景：需要在多线程环境中安全地访问和修改列表；读取操作远多于写入操作；列表的大小相对较小，或者写入操作不频繁。

6.你遇到过 ConcurrentModificationException 错误吗？它是如何产生的？

ConcurrentModificationException错误通常在使用迭代器遍历集合时，集合结构发生改变（如添加、删除或修改元素）时抛出。这是因为迭代器内部维护了一个指向集合的指针，当集合结构发生变化时，指针可能失效，从而导致异常。