用Hashmap实现redis有什么问题

Redis的缓存可以持久化，Map是内存对象，程序一重启数据就没了；Redis可以实现分布式的缓存，Map只能存在创建它的程序里；Redis缓存有过期机制，Map本身无此功能；Redis可以用几十G内存来做缓存，Map不行，一般JVM也就分几个G数据就够大了；hashmap不是线程安全的，可以考虑concurrentHashmap

遍历Hashmap的三种方式

for (int key : hashmap.keySet())； while (Iterator.hasNext())； for(Map.Entry<Integer, String> entry : hashmap.entrySet())； for (String value : hashmap.values())

Hashmap如果只有一个写其他全读会出什么问题

单线程写多线程读时，get操作可能得到null值：写线程如果触发了扩容，扩容过程中会先新建临时空数组再赋给成员数组（真正放KeyValue的），此时成员数组没有任何元素，再循环根据元素的hash放入空的成员数组的对应的桶位置，过程中度线程获取元素可能为null；

多线程写多线程读时，可能会导致get操作时死循环（JDK1.8已解决）、put非null元素后get操作得到null值、元素丢失3个问题，都是多线程写触发扩容resize，重写分配元素桶和链表上的位置导致的；

JDK1.8之前并发操作Hashmap时为什么会有死循环的问题？

JDK1.7采用数组+链表实现，put元素时若元素个数超过阈值会触发扩容，扩容是原数组的2倍，执行resize方法，resize会调用transfer方法转移老数组中的元素，转移后的链表是倒序的（如果在新表的数组索引位置相同时），多线程转移过程中设置e.next很容易形成环，get操作时就形成死循环；

JDK1.8采用数组+链表+红黑树实现，元素是在链表末端进行添加，链表顺序不会变，因此不会形成环，就没有死循环的问题，尽管如此HashMap任是不安全的； 

代替HashMap：Hashtable，ConcurrentHashMap，Collections.synchronizedMap；

Hashmap内部的数据结构是什么？底层是怎么实现的？

JDK7的HashMap采用数组+链表实现，JDK8采用数组+链表+红黑树实现，数组定义Node<K, V>[] table，当链表节点大于8转换为红黑树，小于6转换为链表，链表是为了解决哈希冲突，红黑树是为了提高性能，线程不安全；

扩容：默认16，增长因子0.75，超过容量（设置的容量会转换成2n次方）*增长因子时将进行扩容，容量翻倍，HashMap要求容量必须是2的幂，resize方法循环将老元素放入新容器；

Hashmap如何解决hash冲突，为什么Hashmap中的链表需要转成红黑树？

采用拉链法解决，put元素时根据key的hashcode再hash得到key的hashcode，根据hashcode和数组长度计算得到元素存储的位置即桶的位置，如果桶为空则放到桶上，如果非空说明存在hashcode相同的元素即hash冲突，则把该元素放到链表末尾；

单链表的查询复杂度是O(n)，红黑树查询复杂度是O(logn)，为了提高查询效率，节点数为8时会将链表转成红黑树，为6时转成链表；选择8是由概率统计决定的，理想情况下好的hash算法可以尽可能避免hash冲突，节点分布在桶中的频率遵循泊松分布，链表中元素个数为8时概率很小，避免链表和树的频繁转换；

Hashmap什么时候会触发扩容？

当HashMap中的元素越来越多的时候，碰撞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；

当元素个数超过数组大小*0.75时就会扩容，扩容大小为原大小*2，然后重新计算每个元素所在的位置，这是扩容过程中最耗时的操作；所以已知大小时初始化时设置容量可提高性能，需要注意设置的容量和扩容因子的关系，如1000个元素，最好设置为靠近1000/0.75的2次幂2048；

Hashmap扩容时每个entry需要再计算一次hash吗？

JDK7会，JDK8不会； 由于扩容是原来的2倍即2次幂，所以元素的位置要么在原位置，要么在原位置再移动2次幂的位置，JDK8中通过使用e.hash & oldCap来计算高位和低位的hash值，来把原来在一个槽位上面的链表拆分成两个链表即可；JDK1.7中rehash的时候，旧链表迁移新链表的时候，如果在新表的数组索引位置相同，则链表元素会倒置，JDK1.8不会倒置；

Hashmap的数组长度为什么要保证是2的幂？

用&运算代替%运算，若不为2的幂次，内部数组会存在浪费 ；扩容时方便定位，当相与的该位为0时，则结果不变，扩容后索引值不变，当相与的该位为1时，则结果为原索引值加原数组长度 ；

Hashmap key重复了怎么办? 是如何解决的?

put元素时先计算key的hashcode得到桶的位置，再equals查找有无相等的元素，有则直接更新，没有则放入链表；即hashcode和equals都相等才认为key相等，IdentityHashMap只要==即地址相等才认为key相同，从而可以实现放入重复的key；

Hashmap有什么漏洞会导致他变慢？

其中一个问题：在一个Key被放进HashMap和从 HashMap取出时两次计算它的hashCode不一致（中间对计算hashcode的成员变量做了修改）就会导致获取不到元素，可能导致内存泄露；另外如果Key的hashcode计算不正确，导致所有元素的hashcode落到一个桶中，导致桶很大，查询就会变慢；

如何给Hashmap的key对象设计他的hashcode？

实现hashcode时需重写equals；hashCode的结果具有一致性，即无论何时计算得到的结果都一样，这就要求计算hashCode依赖的值是不可变的；hashCode必须基于对象的内容生成；hashCode产生的散列码最好能均匀分布；

用过哪些Map类，都有什么区别，Hashmap是线程安全的吗，并发下使用的Map是什么，他们内部原理分别是什么？

HashMap：底层实现：JDK7的HashMap采用数组+链表实现，JDK8采用数组+链表+红黑树实现，当链表节点大于8转换为红黑树，小于6转换为链表，链表是为了解决哈希冲突，红黑树是为了提高性能，线程不安全；扩容：默认16，增长因子0.75，超过容量（设置的容量会转换成2n次方）*增长因子时将进行扩容，容量翻倍，HashMap要求容量必须是2的幂，resize方法循环将老元素放入新容器；允许空元素；LinkedHashMap：继承HashMap，LinkedHashMap=HashMap+双向链表维护插入或访问顺序；TreeMap：基于红黑树实现，有序（基于key和Comparable排序），遍历速度较快，线程不安全；不允许空元素；Hashtable：方法有synchronized，线程安全；IdentityHashMap：Key可重复，只要对象地址不相等；WeakHashMap：同HashMap，Entry继承弱引用，每次resize等情况会清理引用；

JAVA8的ConcurrentHashmap为什么放弃了分段锁，有什么问题吗，如果你来设计，你如何设计。

JDK1.7中的Segment继承了ReentrantLock，每个锁控制的是一段，当每个Segment越来越大时，锁的粒度就变得有些大了，而且Segment越多越耗内存；JDK1.8放弃了分段锁而是用了Node锁，只需要对头结点使用synchronized进行同步，减低锁的粒度，提高性能，并使用CAS操作来确保Node的一些操作的原子性； 

使用synchronized而不用ReentrantLock，一是为了减少内存开销，如果使用ReentrantLock则需要节点继承AQS来获得同步支持，增加内存开销，而1.8中只有头节点需要进行同步；二是内部优化，synchronized则是JVM直接支持的，JVM能够在运行时作出相应的优化措施：锁粗化、锁消除、锁自旋等等 

Concurrenhashmap求size是如何加锁的，如果刚求完一段后这段发生了变化该如何处理

JDK1.7中，size操作通过一种比较巧的方式避免对所有的segment加锁，Segment中的有一个modCount变量，代表的是对Segment中元素的数量造成影响的操作的次数，这个值只增不减，size操作就是遍历了两次Segment，每次记录Segment的modCount值，然后将两次的modCount进行比较，如果相同，则表示期间没有发生过写入操作，就将原先遍历的结果返回，如果不相同，则把这个过程再重复做一次，如果再不相同，则就需要将所有的Segment都锁住，然后一个一个遍历了；

 JDK1.8中，size操作比较简单，没有加锁，而是在插入删除数据时维护volatile long baseCount（元素个数）和volatile CounterCell[] counterCells（并发时更新baseCount失败的元素个数），然后累加即可； 

如何用LinkedHashmap实现LRU？

LRU最近最少使用，实现思路是维持一个链表，把刚被插入的节点放在链表尾，刚被访问的节点脱链，也放到链表尾，每次需要淘汰节点的时候就淘汰链表头；LinkedHashMap底层实现同HashMap，增加了双向链表来记录节点的插入或者访问顺序，同时节点按桶分布避免了遍历链表时的全表扫描，构造函数时设置按访问顺序链接节点，这样链表头就是最久没访问的节点，同时构造时重写removeEldestEntry方法（默认返回false，需根据缓存大小和链表长度判断，当链表长度超过缓存大小时返回true）来删除头结点，同时需对LinkedHashMap的方法使用synchronized包装保证线程安全；

LinkedHashmap基本原理

LinkedHashMap继承HashMap，增加了head/tail指向头尾Entry节点的指针，LinkedHashMap=HashMap+双向链表，通过双向链表维护节点的顺序，支持按插入（默认）或者访问顺序排序；LinkedHashMap中的节点元素为Entry<K,V>直接继承HashMap.Node<K,V>，增加了before/after指向前后Entry节点的指针；

ArrayList与Vector区别

Vector是ArrayList的线程安全版本，ArrayList和Vector绝大部分方法都是相同的，只是Vector的方法增加了synchronized修饰；ArrayList使用transient Object[] elementData，实现了writeObject、readObject方法定制序列化，Vector没有transient，只实现了writeObject方法，没有完全定制，从序列化机制的角度来看，ArrayList的实现比Vector的实现更安全； 扩容时，ArrayList扩充50%，Vector扩充一倍，会有更多的空间浪费；

ArrayList与LinkedList的实现和区别

ArrayList是基于动态数组实现，LinkedList基于双向链表实现；对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针；对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动其后的所有数据；

TreeMap：了解数据结构、了解其key对象为什么必须要实现Compare接口、如何用它实现一致性哈希

TreeMap基于红黑树（自平衡二叉排序树）实现，要求Key要能自然排序（实现了Comparable接口）或者构造时传入Comparator，由于是红黑树所以添加删除时需要维护红黑树的结构，containsKey/get/put/remove的时间复杂度是log(n)，实现了NavigableMap接口，所以有一系列的导航方法；

 TreeMap基于红黑树实现，可用来实现一致性hash算法，原因是可以存储有序的数据、查询效率较高O(logn)、提供了一些高效的导航的方法可以直接使用如tailMap方法可以查找比n大的集合、增加虚拟节点比较方便； 实现代码

Java中的HashSet内部是如何工作的

HashSet内部采用HashMap来实现，构造函数时内部会new HashMap实现，由于Map需要key和value，所以HashSet中所有key的都有一个默认value，其他方法都是调用Map的方法实现；