java面試題-Java集合相關

1. ArrayList 和Vector 的區別

  ArrayList和Vector底層實現原理都是一樣得,都是使用數組方式存儲數據

  Vector是線程安全的,但是性能比ArrayList要低。

  ArrayList,Vector主要區別為以下幾點:

   (1):Vector是線程安全的,源碼中有很多的synchronized可以看出,而ArrayList不是。導致Vector效率無法和ArrayList相比;

      (2):ArrayList和Vector都採用線性連續存儲空間,當存儲空間不足的時候,ArrayList默認增加為原來的50%,Vector默認增加為原來的一倍;

   (3):Vector可以設置capacityIncrement,而ArrayList不可以,從字面理解就是capacity容量,Increment增加,容量增長的參數。

 

2.說說ArrayList,Vector, LinkedList 的存儲性能和特性

  ArrayList採用的數組形式來保存對象,這種方法將對象放在連續的位置中,所以最大的缺點就是插入和刪除的時候比較麻煩,查找比較快;

  Vector使用了sychronized方法(線程安全),所以在性能上比ArrayList要差些.

  LinkedList採用的鏈表將對象存放在獨立的空間中,而且在每個空間中還保存下一個鏈表的索引。使用雙向鏈表方式存儲數據,按序號索引數據需要前向或後向遍曆數據,所以索引數據慢,是插入數據時只需要記錄前後項即可,所以插入的速度快。

 

3.快速失敗(fail-fast) 和安全失敗(fail-safe) 的區別是什麼?

  1.快速失敗

  原理是:

        迭代器在遍歷時直接訪問集合中的內容,並且在遍歷過程中使用一個modCount變量。集合在被遍歷期間如果內容發生變化,就會改變modCount的值。每當迭代器使用hasNext()或next()遍歷下一個元素之前,都會先檢查modCount變量是否為expectmodCount值。如果是的話就返回遍歷;否則拋出異常,終止遍歷。

  查看ArrayList源碼,在next方法執行的時候,會執行checkForComodification()方法。

       

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1 ;
             return (E) elementData[lastRet = i];
        }
        final  void checkForComodification() {
             if (modCount != expectedModCount)
                 throw  new ConcurrentModificationException();
        }

  這裏異常的拋出條件是modCount != expectedModCount這個條件。如果集合發生變化時修改modCount值剛好又設置為了expectedModCount值,則異常不會拋出。因此,不能依賴於這個異常是否拋出而進行併發操作,這個異常只建議用於檢測併發修改的bug。

  2.安全失敗

    採用安全失敗機制的集合容器,在遍歷時不是直接在集合上訪問的,而是先複製原有集合內容,在拷貝的集合上進行遍歷。

  原理:

          由於迭代時是對原集合的拷貝進行遍歷,所以在遍歷過程中對原集合所做的修改並不能被迭代器檢測到,所以不會觸發ConcurrentModificationException,例如CopyOnWriteArrayList。

  缺點:

          基於拷貝內容的優點是避免了ConcurrentModificationException,但同樣地,迭代器並不能訪問到修改後的內容。即:迭代器遍歷的是開始遍歷那一刻拿到的集合拷貝,在遍歷期間原集合發生的修改迭代器是不知道的。

  場景:

          Java.util.concurrent包下的容器都是安全失敗的,可以在多線程下併發使用,併發修改。

        快速失敗和安全失敗都是對迭代器而言的。快速失敗:當在迭代一個集合時,如果有另外一個線程在修改這個集合,就會跑出ConcurrentModificationException,java.util下都是快速失敗。安全失敗:在迭代時候會在集合二層做一個拷貝,所以在修改集合上層元素不會影響下層。在java.util.concurrent包下都是安全失敗。

 

4.HashMap 的數據結構

  HashMap的主幹類是一個Entry數組(jdk1.7) ,每個Entry都包含有一個鍵值隊(key-value).

  我們可以看一下源碼:

static  class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
         final K key;
        V value;
        Entry <K,V> next; // 存儲指向下一個Entry的引用,單鏈表結構
        int hash; // 對key的hashcode值進行hash運算後得到的值,存儲在Entry,避免重複計算

        /**
         * Creates new entry.
         */ 
        Entry( int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

  所以,HashMap的整體結果如下

  

 

   簡單來說,HashMap由數組+鏈表組成的,數組是HashMap的主體,鏈表則是主要為了解決哈希衝突而存在的,如果定位到的數組位置不含鏈表(當前entry的next指向null ),那麼對於查找,添加等操作很快,僅需一次尋址即可;如果定位到的數組包含鏈表,對於添加操作,其時間複雜度為O(n),首先遍歷鏈表,存在即覆蓋,否則新增;對於查找操作來講,仍需遍歷鏈表,然後通過key對象的equals方法逐一比對查找。所以,性能考慮,HashMap中的鏈表出現越少,性能才會越好。

 

5.HashMap 的工作原理

  HashMap基於hashing原理,我們通過put()和get()方法存儲和獲取對象,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位置來存儲值對象。當獲取對象時,通過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對,然後返回對象。

  我們看一下put()源碼:

public V put(K key, V value) {
         // 當key為null,調用putForNullKey方法,保存null與table第一個位置中,這是HashMap允許為null的原因
        if (key == null )
             return putForNullKey( value);
         // 計算key的hash值
        int hash = hash(key.hashCode());                   // 計算key hash值在table數組中的位置
        int i = indexFor(hash, table.length);              // 從i出開始迭代e,找到key保存的位置
        for (Entry<K, V> e = table[i]; e != null ; e = e.next) {
            Object k;
            // 判斷該條鏈上是否有hash值相同的(key相同)
             // 若存在相同,則直接覆蓋value,返回舊value 
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;     // 舊值=新值 
                e.value = value;
                e.recordAccess( this );
                 return oldValue;      // 返回舊值
            }
        }
        // 修改次數增加1 
        modCount++ ;
         // 將key、value添加至i位置處
        addEntry(hash, key, value, i);
         return  null ;
    }

  通過源碼我們可以清晰看到HashMap保存數據的過程為:首先判斷key是否為null,若為null,則直接調用putForNullKey方法。若不為空則先計算key的hash值,然後根據hash值搜索在table數組中的索引位置,如果table數組在該位置處有元素,則通過比較是否存在相同的key,若存在則覆蓋原來key的value,否則將該元素保存在鏈頭(最先保存的元素放在鏈尾)。若table在該處沒有元素,則直接保存。

  get()源碼: 

public V get(Object key) {
         // 若為null,調用getForNullKey方法返回相對應的value 
        if (key == null )
             return getForNullKey();
         // 根據該key的hashCode值計算它的hash碼   
        int hash = hash(key.hashCode());
         // 取出table數組中指定索引處的值
        for (Entry<K, V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null ; e = e .next) {
            Object k;
            // 若搜索的key與查找的key相同,則返回相對應的value 
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                 return e .value;
        }
        return  null ;
    }

  在這裡能夠根據key快速的取到value除了和HashMap的數據結構密不可分外,還和Entry有莫大的關係,在前面就提到過,HashMap在存儲過程中並沒有將key,value分開來存儲,而是當做一個整體key-value來處理的,這個整體就是Entry對象。同時value也只相當於key的附屬而已。在存儲的過程中,系統根據key的hashcode來決定Entry在table數組中的存儲位置,在取的過程中同樣根據key的hashcode取出相對應的Entry對象。

 

6.Hashmap 什麼時候進行擴容呢?

  這裏我們再來複習put的流程:當我們想一個HashMap中添加一對key-value時,系統首先會計算key的hash值,然後根據hash值確認在table中存儲的位置。若該位置沒有元素,則直接插入。否則迭代該處元素鏈表並依此比較其key的hash值。如果兩個hash值相等且key值相等(e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))),則用新的Entry的value覆蓋原來節點的value。如果兩個hash值相等但key值不等,則將該節點插入該鏈表的鏈頭。具體的實現過程見addEntry方法,如下:

void addEntry( int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
         // 獲取bucketIndex處的Entry 
        Entry<K, V> e = table[bucketIndex];
         // 將新創建的Entry放入bucketIndex索引處,並讓新的Entry指向原來的Entry 
        table[bucketIndex] = new Entry<K, V> (hash, key, value, e);
         // 若HashMap中元素的個數超過極限了,則容量擴大兩倍
        if ( size++ >= threshold)
            resize( 2 * table.length);
    }

  這個方法中有兩點需要注意:

      一是鏈的產生。這是一個非常優雅的設計。系統總是將新的Entry對象添加到bucketIndex處。如果bucketIndex處已經有了對象,那麼新添加的Entry對象將指向原有的Entry對象,形成一條Entry鏈,但是若bucketIndex處沒有Entry對象,也就是e==null,那麼新添加的Entry對象指向null ,也就不會產生Entry鏈了。

      二、擴容問題。

      隨著HashMap中元素的數量越來越多,發生碰撞的概率就越來越大,所產生的鏈表長度就會越來越長,這樣勢必會影響HashMap的速度,為了保證HashMap的效率,系統必須要在某個臨界點進行擴容處理。該臨界點在當HashMap中元素的數量等於table數組長度*加載因子。但是擴容是一個非常耗時的過程,因為它需要重新計算這些數據在新table數組中的位置並進行複製處理。所以如果我們已經預知HashMap中元素的個數,那麼預設元素的個數能夠有效的提高HashMap的性能。

 

 7.HashSet怎樣保證元素不重複

  都知道HashSet中不能存放重複的元素,有時候可以用來做去重操作。但是其內部是怎麼保證元素不重複的呢?

  打開HashSet源碼,發現其內部維護一個HashMap:

public  class HashSet<E> 
    extends AbstractSet <E> 
    implements Set <E> , Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = - 5024744406713321676L ;

    private transient HashMap<E,Object> map;

    private  static final Object PRESENT = new Object();

 
    public HashSet() {
        map = new HashMap<> ();
    } 
  ...
}

  HashSet的構造方法其實就是在內部實例化了一個HashMap對象,其中還會看到一個static final的PRESENT變量;

  想知道為什麼HashSet不能存放重複對象,那麼第一步看看它的add方法進行的判重,代碼如下

    public  boolean add(E e) {
         return map.put(e, PRESENT)== null ;
    }

  其實看add()方法,這時候答案已經出來了:HashMap的key是不能重複的,而這裏HashSet的元素又是作為了map的key,當然也不能重複了

  順便看一下HashMap裏面又是怎麼保證key不重複的,代碼如下:

public V put(K key, V value) {
     if (table == EMPTY_TABLE) {
        inflateTable(threshold);
    }
    if (key == null )
         return putForNullKey(value);
     int hash = hash(key);
     int i = indexFor(hash, table.length);
     for (Entry<K,V> e = table[i]; e ! = null ; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess( this );
             return oldValue;
        }
    }

    modCount ++ ;
    addEntry(hash, key, value, i);
    return  null ;
}

  其中最關鍵的一句: 

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

  調用了對象的hashCode和equals方法進行判斷,所以又得到一個結論:若要將對象存放到HashSet中並保證對像不重複,應根據實際情況將對象的hashCode方法和equals方法進行重寫

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塞席爾特產 全球最大堅果海椰子瀕危

摘錄自2020年3月12日公視報導

來自印度洋群島國家塞席爾的特殊植物「海椰子」,擁有全世界最大的種子,果實又酷似女子的骨盆,而被人津津樂道,有些地區文化還將它視為愛情靈藥,但也因為濫採而面臨絕種危機。

海椰子的果肉每公斤價值可達約100美元,一個完整的空殼則可以賣出兩倍的價格。然而幾個世紀以來的過度開採,海椰子幾乎快要從世上消失。2011年,國際自然保護聯盟將海椰子列為「瀕危物種」。

海椰子的果實是全世界最大的堅果,塞席爾政府採取強硬措施保護,規定一年最多只能採收2000顆,並禁止整顆出口,嚴格管控限制買賣,希望藉此保護這項獨特的植物避免滅絕。

自然資源管理
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國際新聞
東非
印度洋
多群島國家
椰子

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比亞迪將在太原打造中西部首個純電動客車、專用車基地

3月25日,“太原比亞迪新能源汽車基地奠基儀式”在太原經濟技術開發區舉行。比亞迪將在太原打造中西部地區首個以純電動客車、專用車、工礦作業車為重點領域的新能源汽車製造與研發基地。

根據規劃,太原比亞迪新能源汽車基地位於太原市經濟技術開發區太太路(西攢村),專案分兩期建設,計畫總投資40億元人民幣,占地1100畝,規劃年產5000輛純電動客車、5000輛純電動專用車和2000輛工礦作業車生產能力。兩期工程全部建成投產後,可實現年產值超過150億元。此外,比亞迪還將進駐山西省科創城,成立純電動工礦作業車研發中心,全面深化新能源汽車“7+4”全市場戰略佈局。

未來,太原比亞迪基地將立足山西,在輻射中西部的同時,面向中、西、南亞,構建山西省新能源汽車產業核心競爭力,積極融入國家“一帶一路”經濟圈。

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大眾因電池問題在美召回近5600輛e-Golf電動汽車

據路透社報導,大眾汽車週一稱,該公司將在美國市場上召回近5600萬輛e-Golf電動汽車,以便修復一個可能導致車輛熄火的電池問題。

大眾汽車表示,此次召回活動將覆蓋該公司自2014年11月份在美國市場上推出電動汽車以來所售出的全部車輛。

美國高速公路安全管理局週一稱,大眾汽車淨召回2015-2016年款e-Golf電動汽車,原因是其“高壓電池管理系統”中的軟體“可能會非故意地將短暫的內部電流浪湧/峰值分類為一種緊急的電池狀況”,從而導致車輛熄火。

大眾汽車已在此前承認其安裝了作弊軟體,從而使得58萬輛柴油動力汽車通過了美國的實驗室排放檢測,但其實際上路時的排放則遠高於標準,並因此而面臨諸多法律訴訟和業界批評。本月早些時候,該公司稱其美國部門首席執行官將會離職。

經銷商將為大眾汽車召回的電動汽車安裝更新好的軟體。去年,大眾汽車在美國總共售出了4232輛e-Golf汽車,遠高於2014年的357輛。在今年前兩個月時間裡,該公司則售出了526輛e-Golf。另外,此次召回活動還覆蓋了經銷商手中尚未售出的157輛電動汽車。

大眾汽車在其向美國高速公路安全管理局提交的檔中稱,這個問題可能會“導致高電壓電池突然被關閉,從而導致車輛的電動馬達熄火”。此前,大眾汽車曾在2015年初稱其首次收到了有關一樁熄火事件的資訊;在2015年6月份,一樁熄火事件則發生了在了一輛內部測試的車輛上。

最近幾個月以來,大眾汽車一直都在收到來自美國車主對熄火問題的投訴,從而促使其啟動了此次召回行動。

德國報紙《星期日世界報》曾在上個月報導稱,美國當局責令大眾汽車在該國生產電動汽車,從而作為彌補其操縱柴油車排放檢測過錯的一種方式。報導稱,美國環境保護署要求大眾汽車在其位於田納西州查特努加市的工廠生產電動汽車,並要求其幫助建設一個美國電動汽車充電站網路。美國環境保護署則拒絕就此報導置評。

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【Spring】Spring的定時任務註解@Scheduled原來如此簡單

1 簡介

定時任務的實現非常多,JDK的Timer、Spring提供的輕量級的Scheduled TaskQuartZLinux Cron等,還有一些分佈式的任務調度框架。本文主要介紹Scheduled Task的使用。

2 方便的4種方式

註解@Scheduled只能用於滿足下面兩個條件的方法上:

(1)沒有返回類型,或者說返回類型為void

(2)沒有參數;

開啟Spring的Scheduler非常簡單,一個註解@EnableScheduling即可:

@Configuration
@EnableScheduling
public class SchedulingConfig {
}

如果是Springboot應用,則直接在啟動類上面加上@EnableScheduling就可以使用了。

2.1 固定延遲fixedDelay

代表下一個任務的開始與上一個任務的結束間隔總是固定的時長,而且總是會等上一個任務完成了,才會開啟下一個任務。如果需求是有這樣依賴要求的,使用這種模式是非常合適的。代碼如下:

@Scheduled(fixedDelay = 1000)
public void fixedDelay() {
  log.info("fixedDelay");
}

參數為1000,代表固定延遲為1000毫秒,即1秒鐘,所以輸出為:

2019-11-19 21:02:43,977 scheduling-1:fixedDelay 
2019-11-19 21:02:44,981 scheduling-1:fixedDelay 
2019-11-19 21:02:45,983 scheduling-1:fixedDelay 
2019-11-19 21:02:46,984 scheduling-1:fixedDelay 

2.2 固定頻率fixedRate

2.2.1 正常情況

定頻任務的特性是任務的執行的時間間隔總是一樣的。比如每1小時執行一次,就是任務執行開始的時間點的時間間隔為1小時。代碼如下:

@Scheduled(fixedRate = 2000)
public void fixedRate() {
  log.info("fixedRate");
}

參數為2000,則每2秒執行一次,輸出為:

2019-11-19 21:38:45,073 scheduling-1:fixedRate 
2019-11-19 21:38:47,076 scheduling-1:fixedRate 
2019-11-19 21:38:49,073 scheduling-1:fixedRate 
2019-11-19 21:38:51,075 scheduling-1:fixedRate 

2.2.2 默認單線程

需要注意的是它默認是單線程的,不會并行執行。即使是固定頻率,但下一次的任務也必須等到上一次任務執行完畢才會開始。下面這個例子能很好說明:

@Scheduled(fixedRate = 1000)
public void fixedRateLongTimeTask() throws InterruptedException {
  log.info("fixedRateLongTimeTask");
  Thread.sleep(3000);
}

由於任務需要執行3秒才能完成,即使fixedRate設置為1秒,並不能每一秒執行一次,輸出如下:

2019-11-19 21:46:00,108 scheduling-1:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:46:03,113 scheduling-1:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:46:06,113 scheduling-1:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:46:09,117 scheduling-1:fixedRateLongTimeTask 

每3次輸出一次。

2.2.3 註解@Async來幫你

上述問題有辦法解決嗎?答案是肯定的,而且非常簡單。只需要加一個註解@Async就可以使任務能異步多線程地執行了,代碼如下:

@Async
@Scheduled(fixedRate = 1000)
public void fixedRateLongTimeTask() throws InterruptedException {
  log.info("fixedRateLongTimeTask");
  Thread.sleep(3000);
}

通過日誌可以看出是每秒執行一次的,即使前面的任務還沒有完成。而且線程名不一樣,通過多線程來執行,輸出結果為:

2019-11-19 21:54:22,261 task-5:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:23,257 task-6:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:24,257 task-4:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:25,257 task-8:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:26,259 task-1:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:27,262 task-2:fixedRateLongTimeTask 
2019-11-19 21:54:28,260 task-3:fixedRateLongTimeTask 

注意:需要指出的是,需要像@EnableScheduling一樣,需要添加配置註解@EnableAsync來打開這個功能開關。另外,如果任務執行時間很長,例如1分鐘,情況又不一樣。以後再詳細介紹@Async的使用吧。

2.3 初始延遲initialDelay

初始延遲是用initialDelay來指定的,它可以延遲第一次任務執行的時間。如下例子的參數為30秒,則在啟動30秒后,才開始執行第一次。可以減輕項目啟動的負擔,也可以為任務執行前準備數據。

@Scheduled(fixedDelay = 1000, initialDelay = 30*1000)
public void fixedDelayWithIntialDelay() {
  log.info("fixedDelayWithIntialDelay");
}

輸出如下:

2019-11-19 22:10:02,092 main:Tomcat started on port(s): 443 (http) with context path '' 
2019-11-19 22:10:02,095 main:Started DemoApplication in 1.272 seconds (JVM running for 1.767) 
2019-11-19 22:10:32,063 scheduling-1:fixedDelayWithIntialDelay 
2019-11-19 22:10:33,067 scheduling-1:fixedDelayWithIntialDelay 
2019-11-19 22:10:34,069 scheduling-1:fixedDelayWithIntialDelay 
2019-11-19 22:10:35,069 scheduling-1:fixedDelayWithIntialDelay

可以看出,在項目啟動后30秒左右,才開始執行任務。

2.4 Cron表達式

上述提供的功能並不能滿足定時任務調度的所有需求,比如需要每個月1號發送短信,每周六做數據分析等。這裏Cron表達式就派上用場了。

下面的例子表示每當秒數為06的時候就執行。代碼如下:

@Scheduled(cron = "6 * * ? * *")
public void cron() {
  log.info("cron");
}

結果如下:

2019-11-19 22:20:06,003 scheduling-1:cron 
2019-11-19 22:21:06,004 scheduling-1:cron 
2019-11-19 22:22:06,002 scheduling-1:cron 

Cron表達式功能非常強大,網上資料很豐富,這裏不展開講了。

3 參數配置化

之前的例子都將參數寫死在代碼上了,如果需要更靈活,其實可以用參數來配置。這樣需要修改參數的時候,不用修改代碼、編譯打包再部署了,直接修改配置文件即可。

代碼如下:

@Scheduled(cron = "${pkslow.cron}")
public void cronWithConfig() {
  log.info("cronWithConfig");
}

在application.properties配置如下:

pkslow.cron=* * * ? * *

代碼1秒執行一次。

4 如果她突然消失了

由於Spring的Scheduler默認是單線程的,這樣會存在一個問題,如果某個任務執行卡住了,那就無法繼續往下執行了。在日誌上表現就是突然消失了。這種情況出現的概率還是不小的,如操作數據庫死鎖了,http請求timeout為無限等待,還有其它原因的死鎖等。

當遇到這種情況,應通過命令jstack pid > pid.ThreadDump.txt獲取當前線程情況,然後分析是否真的是卡住了,卡在了哪個環節,然後再分析具體代碼。通過設置超時或重試等方法來解決。

5 結論

本文主要介紹了Spring的定時任務註解@Scheduled的使用,講述了多種方式的使用和配置。它非常方便簡潔,對於簡單的定時任務足以應對了。

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社交距離引爆孤獨感 美國認養寵物暴增

摘錄自2020年03月22日中央通訊社美國報導

為避免武漢肺炎疫情擴散,包括美國在內,全球許多國家呼籲民眾不要外出留在家。但待在家裡無法與人接觸引發的孤獨感,以及可以空出時間照料,都讓寵物認養數目大幅攀升。

華盛頓郵報(Washington Post)報導,過去一段時間寵物認養倍增,馬里蘭州蓋瑟斯堡(Gaithersburg)動物救援所過去週日平均約15隻貓狗能找到認養家庭,最近排隊認養的人數從10人增加到40人,3小時就有30隻動物被認養。

美國愛護動物協會(American Society for the Prevention of Cruelty to Animals)總裁兼執行長薄夏德克爾(Matt Bershadker)透過郵件表示,動物能夠提供舒適感與陪伴感,特別是在危機時刻,他們鼓勵民眾繼續認養或暫時認養動物。

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環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

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