本期是【 你好，面试官】系列文章的第 2期，持续更新中…..。
回复” 我要进大厂“获取思维导图，目前还在更新中，从小白到大厂~
小龙有话说
本期会模拟面试 List 相关内容。
本期题目选自 ——2022届春招 京东 二面
面试现场
叮叮叮……
面试官：”你好，我是XX面试官，请问是小龙吗？”
小龙：”您好，面试官，我是小龙”
面试官：”好的，现在有空吗，我们开始面试吧”
小龙：”嗯嗯，准备好啦”
…….
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面试官：”我看你简历上有提到熟悉Java集合相关，还看过源码对吧？”
小龙：”是的”
面试官：”好的，那你平时开发中经常用的集合有哪些呢？”
小龙：”嗯~，平时主要使用 Collection、Map 两个类别的集合。Collection 下 用的比较多的是 List、Set 接口的相关实现类，Map 下用得比较多的是 HashMap、 TreeMap、 LinkedHashMap这些。”
面试官：”好的，我们一个一个来。你有提到 List ,那你能简单说说什么时候用 List 吗？”
小龙：”List 接口元素是 有序的并且 可重复，Set 接口元素是无序的只接收一次， 具有去重性，因此我们可以结合二者的特点做出选择。然后 List 某些实现类比如 ArryList 由于 底层实现是数组，可以 支持索引下标随机访问，因此可以结合它的这些特性去考虑”
面试官：”好的，那你能讲讲你经常使用的 List 下的实现类吗？”
小龙：”List 下比较常用的是 ArryList，LinkedList。
小龙：” ArrayList底层是数组实现，由于可以支持下标访问，查询数据快。但是它非线程安全，并且在写入数据时，由于数组复制需要时间，并且扩容需要实例化新数组也要时间，因此写入数据慢，而且假如当插入元素后 刚触发扩容机制，会导致浪费很多空间。”
小龙：”我们可以看看具体内部源码实现。”
小龙：”从源码中可以得知， ArrayList在执行查询操作时：1、先判断下标是否越界。2、然后在直接通过下标从数组中返回元素。”
小龙：” ArrayList在执行顺序添加操作时：1、通过扩容机制判断原数组是否还有空间，若没有则重新实例化一个空间更大的新数组，把旧数组的数据拷贝到新数组中。2、在新数组的最后一位元素添加值。”
小龙：” ArrayList在执行中间插入操作时：1、先判断下标是否越界。2、扩容。3、若插入的下标为i，则通过复制数组的方式将i后面的所有元素，往后移一位。4、新数据替换下标为 i 的旧元素。删除也是一样：只是数组往前移了一位，最后一个元素设置为 null，等待 JVM垃圾回收。”
小龙：”从上面的源码分析，我们可以看出 ArrayList 快在下标定位，慢在数组复制。”
小龙：”不过，您可能会问。 能否将每次扩容的长度设置大点，减少扩容的次数，从而提高效率？其实每次扩容的长度大小是很有讲究的。若扩容的长度太大，会造成大量的闲置空间；若扩容的长度太小，会造成频发的扩容(数组复制)，效率更低”
小龙：”而 LinkedList底层是基于链表，由于访问元素需要变量链表导致查询慢，写数据、删除数据便只需要修改指针的指向，因此速度快，同样它也是非线程安全的。”
面试官：”好的，刚才我听你提过 ArrayList 的扩容，你能讲讲它的 扩容机制吗？”
独白：”wc，这是往死里薅啊….”
小龙：”刚才我们也看过源码啦，可见 ArrayList 扩容：添加元素时使用 ensureCapacityInternal()方法来保证容量足够，如果不够时，需要使用 grow() 方法进行扩容”
小龙：”新容量的大小为 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，即 oldCapacity+oldCapacity/2。其中 oldCapacity >> 1 需要取整，所以新容量大约是旧容量的 1.5倍左右。（oldCapacity 为偶数就是 1.5 倍，为奇数就是 1.5 倍-0.5）”
小龙：”扩容操作需要调用 Arrays.copyOf()把原数组整个复制到新数组中，这个操作代价很高，因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小，减少扩容操作的次数，最好会利用 modCount 记录结构修改次数。”
面试官：”好小伙，基础不错。再问一下，你之前也有说这些都是非线程安全的，那当遇到需要考虑并发问题时，你怎么办呢？”
独白：”好家伙，我就知道你又要这样问，得好我早就把八股给你准备好了。”
小龙：”谈到线程安全，想必肯定都知道 Vector，Vector 和 ArrayList 差不多，不过它对数据操作的方法都加了synchronized，因此它是线程安全的，不过由于加了 synchronized，线程同步，导致 Vector 性能很差。”
面试官：”那有什么解决办法吗？”
小龙：”可以使用 Collections.synchronizedList(list)方法或者使用 CopyOnWriteArrayList集合”
面试官：”噢？还知道 CopyOnWriteArrayList，不错！那你能简单介绍一下这个集合吗？ “
独白：”晕，这不是自己给自己挖坑吗….。”
小龙：”CopyOnWriteArrayList，它是一个 写时复制的容器。何为写时复制呢？顾名思义~”
小龙：”当我们往一个容器添加元素的时候，不是直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行 copy一份，复制出一个新的容器，然后对新容器里面操作元素，最后将原容器的引用指向新的容器。”
小龙：”它实现了List接口，内部持有 ReentrantLock对象，底层使用 volatile transient 声明得数组，能更好的处理锁竞争问题，在并发高时，比 Vector 性能更佳，读写分离，写时复制，先用 ReetrantLock 对象加锁，然后会复制一份原数组进行写操作，写完了再将新数组值赋予原数组。 适合读多写少场景“
public boolean add(E e) { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); newElements[len] = e;
面试官：”那意思就是 CopyOnWriteArrayList就特别好吗？”
小龙：”双刃剑嘛，有利肯定有弊，正因为它写时复制的特性，因此每次写都要复制一个数组，很耗费内存的，数据量大时，对内存压力较大，可能会引起频繁 GC。
小龙：”还有就是大量写操作性能极差，所以只适合读多写少的。”
小龙：” 并且无法保证实时性， Vector对于读写操作均加锁同步，可以保证读和写的强一致性。而 CopyOnWriteArrayList 由于其实现策略的原因，写和读分别作用在新老不同容器上，在写操作执行过程中，读不会阻塞但读取到的却是老容器的数据。”
面试官：”你说无法保证实时性？何以见得呢？”
小龙：”因为 COW（CopyOnWrite）写时复制， CopyOnWriteArrayList 读取时不加锁，只是写入、删除、修改时加锁，由于所有的写操作都是在新数组进行的，这个时候如果有线程并发的写，则通过锁来控制，如果有线程并发的读，则分几种情况。”
小龙：”1、如果写操作未完成，那么直接读取原数组的数据；2、如果写操作完成，但是引用还未指向新数组，那么也是读取原数组数据；3、如果写操作完成，并且引用已经指向了新的数组，那么直接从新数组中读取数据。”
小龙：”因此，对 CopyOnWriteArrayList 进行增删改操作，与此同时有其他线程来访问 CopyOnWriteArrayList 中的元素，因为增删改操作未完成，所以读取元素的线程看不到新数据。可能会读到脏数据。”
面试官：”此刻，我想为你竖起大拇指！！”
知识总结
本期我们通过面试模拟简单介绍了集合，重点剖析了 List 相关集合。
面试重点
ArrayList 与 LinkedList 区别、ArrayList 扩容机制、CopyOnWriteArrayList 特点、场景、思想
- ArrayList: 基于数组实现的非线程安全的集合。实现 RandomAccess 接口，支持随机访问，查询元素快，插入，删除中间元素慢。
- LinkedList: 基于链表实现的非线程安全的集合。查询元素慢，插入，删除中间元素快，一般情况占用空间大（维护双指针）。
- Vector: 基于数组实现的线程安全的集合。线程同步（方法被synchronized修饰），性能比 ArrayList 差。
- CopyOnWriteArrayList: 基于数组实现的线程安全的写时复制集合。线程安全（ReentrantLock加锁），性能比Vector高，适合读多写少的场景，最终一致性。
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Author: 小龙coding
Title: 你好，面试官 | 我用Java List 狂怼面试官~
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