对线面试官 | 别再问我Java List八股文了

本期是【对线面试官】系列文章的第2期，主要是Java List高频面试题目。

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面试现场

面试官：你好，我是面试官xxx，请问你是大彬吗？

大彬：面试官，您好，我是大彬

面试官：现在方便面试吗？

大彬：嗯嗯，可以的

面试官：那我们现在开始面试吧

面试官：看你简历上写了熟悉集合相关内容，你了解Java的List吗？

大彬：嗯，List是一个接口，常见的实现类有ArrayList和LinkedList

面试官：讲讲这两个实现类的区别？

独白：老八股文了哈哈

大彬：ArrayList的底层数据结构是数组，支持下标访问，查询数据快。默认初始值大小为10，容量不足时会进行扩容

大彬：而LinkedList的底层数据结构是链表，将元素添加到链表的末尾，无需扩容

面试官：嗯嗯，刚刚你提到ArrayList的扩容，详细讲讲？

独白：好家伙，就知道你会问这个，八股文都已经准备好了。

大彬：ArrayList扩容源码实现如下：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  //扩容
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

大彬：可以看到，在grow方法里面进行扩容，将数组容量扩大为原来的1.5倍。

大彬：举个例子，如果初始化的值是8，当添加第9个元素的时候，发现数组空间不够，就会进行扩容，扩容之后容量为12。

大彬：扩容之后，会调用Arrays.copyOf()方法对数组进行拷贝。

面试官：嗯，不错，那ArrayList和LinkedList分别适用于什么场景？

大彬：对于随机index访问的get和set方法，ArrayList的速度要优于LinkedList。因为ArrayList直接通过数组下标直接找到元素；LinkedList要移动指针遍历每个元素直到找到为止。

大彬：新增和删除元素，LinkedList的速度要优于ArrayList。因为ArrayList在新增和删除元素时，可能扩容和复制数组；而LinkedList的新增和删除操作只需要修改指针即可。

大彬：因此，ArrayList适用于查询多，增删少的场景。而LinkedList适用于查询少，增删多的场景

面试官：讲讲Set和List的区别？

大彬：List 以索引来存取元素，有序的，元素是允许重复的，可以插入多个null；Set 不能存放重复元素，无序的，只允许插入一个null。

大彬：List 底层实现有数组、链表两种方式；Set 基于 Map 实现，Set 里的元素值就是 Map的键值。

面试官：了解Vector吗？

大彬：嗯，Vector是底层结构是数组，现在基本没有使用Vector了，因为操作Vector效率比较低。相对于ArrayList，它是线程安全的，在扩容的时候容量扩展为原来的2倍。

面试官：嗯，那你还知道有哪些线程安全的List吗？

大彬：可以使用Collections.synchronizedList()方法返回一个线程安全的List。

大彬：还有另一种方式，使用CopyOnWriteArrayList。

面试官：嗯哼，刚刚你提到CopyOnWriteArrayList，详细讲讲它的原理？

独白：这也太卷了吧，一言不合就是底层原理...

大彬：CopyOnWriteArrayList是一个线程安全的List，底层是通过复制数组的方式来实现的。

大彬：所谓的CopyOnWrite，就是写时复制。

大彬：当我们往容器添加元素时，不直接往容器添加，而是先将当前容器进行复制，复制出一个新的容器，然后往新的容器添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新容器。

大彬：这样做的好处就是可以对CopyOnWrite容器进行并发的读而不需要加锁，因为当前容器不会被修改。

public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock(); //add方法需要加锁
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //复制新数组
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements); //原容器的引用指向新容器
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

面试官：那你能说说CopyOnWriteArrayList有什么缺点吗？

大彬：主要有以下两个问题。

大彬：内存占用问题。由于CopyOnWrite的写时复制机制，在进行写操作的时候，内存里会同时驻扎两个对象的内存。

大彬：CopyOnWrite容器不能保证数据的实时一致性，可能读取到旧数据。

面试官：嗯，可以。

面试官：问一些平时开发经常遇到的问题，怎么给List排序呢？

大彬：可以使用list自身的sort方法，或者使用Collections.sort(list)方法。

面试官：怎么在遍历 ArrayList 时移除一个元素？

大彬：如果使用foreach删除元素的话，会导致快速失败（fast-fail）问题，可以使用迭代器的 remove() 方法，避免fast-fail问题。

Iterator itr = list.iterator();
while(itr.hasNext()) {
      if(itr.next().equals("dabin") {
        itr.remove();
      }
}

面试官：基础还不错！回去等通知

大彬：好的，谢谢你

独白：回去等通知？不会凉了吧...