深入解析快手Java面试中的基础知识与常见问题：从数据类型到集合类的全面讲解

面试重点：基础知识的重要性

快手的Java一面主要聚焦于基础问题，这些都是相对简单且便于准备的内容，通常不会涉及到项目相关的深入探讨。而在第二轮面试中，求职者将面临更多与项目相关的深入问题。

一些同学可能认为基础问题的考查意义不大，但实际上，这些基础知识在日常开发中是经常需要用到的。比如，了解线程池中的拒绝策略和核心参数配置是非常重要的，如果不熟悉这些，可能会在实际项目中遇到困难。而且，基础问题通常是最容易准备的，相比之下，更复杂的底层原理、系统设计和项目深挖才是最具挑战性的。

1. Java中的Long类型：长度与范围

首先，让我们回顾Java中的八种基本数据类型：

数字类型：
- 整数类型： byte、short、int、long
- 浮点类型： float、double
字符类型： char
布尔类型： boolean

其默认值与所占字节数如下：

基本类型	位数	字节	默认值	取值范围
`byte`	8	1	0	-128 ~ 127
`short`	16	2	0	-32768 ~ 32767
`int`	32	4	0	-2147483648 ~ 2147483647
`long`	64	8	0L	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
`char`	16	2	'u0000'	0 ~ 65535
`float`	32	4	0f	1.4E-45 ~ 3.4028235E38
`double`	64	8	0d	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
`boolean`	1		false	true、false

可见，基本数字类型在最大正数范围上都减1。这是因为在二进制补码表示法中，最高位用于表示符号（0为正，1为负），因此要表示最大的正数，除了最高位之外的所有位都必须是1。若再加1，则会导致溢出变为负数。

至于boolean类型，官方文档并未明确其具体占用空间，它依赖于JVM实施的细节。通常认为它占用1位，但实际存储考虑了计算机的存储效率。

Java的基本数据类型占用空间的大小是固定的，不会因机器硬件架构的不同而变化，这也是Java相较于其他语言更具可移植性的原因之一。

2. Java异常的层次结构

Java的异常层次结构可以概括如下：

在Java中，所有异常类的共同祖先是java.lang包中的Throwable类。Throwable类有两个主要的子类：

Exception：程序可以处理的异常，可以通过catch捕获。Exception分为受检查异常（Checked Exception）和不受检查异常（Unchecked Exception）。
Error：表示程序无法处理的错误，通常不建议通过catch捕获，例如Java虚拟机错误（VirtualMachineError）、内存不足错误（OutOfMemoryError）等。这类错误发生时，JVM通常会选择终止线程。

3. 理解Java的集合类

Java集合也称为容器，主要分为两个接口：Collection和Map。Collection用于存放单个元素，Map则用于存放键值对。Collection接口下面又衍生出了三种主要的子接口：List、Set和Queue。

Java集合框架示例如下：

List：存储有序且可重复的元素。
Set：存储不可重复的元素。
Queue：按照特定的排队规则存储元素，通常是有序且可重复的。
Map：以键值对存储数据，键是无序且不可重复的，值是无序且可重复的。

4. ArrayList与LinkedList的区别

线程安全：ArrayList与LinkedList均为非同步，未提供线程安全支持。
底层数据结构：ArrayList底层使用的是**Object数组**，而LinkedList底层采用双向链表的数据结构（JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7后取消了循环结构）。
插入与删除效率：
- ArrayList由于采用数组存储，插入和删除元素的时间复杂度会受到元素位置的影响，尤其是在指定位置i插入或删除元素时，时间复杂度为O(n)。
- LinkedList则不受此限制，在头尾插入或删除元素的时间复杂度为O(1)，但在指定位置插入或删除元素时还是需要O(n)的时间复杂度。
随机访问：ArrayList支持快速随机访问，而LinkedList不支持。
内存占用：ArrayList可能会在数组尾部预留一定空间，而LinkedList则因每个节点存储前后指针而占用较多内存。

在项目中，通常使用ArrayList而非LinkedList，因为在大多数情况下，ArrayList的性能更佳。甚至连LinkedList的创作者约书亚·布洛克（Josh Bloch）也表示自己几乎从不使用LinkedList。

另外，不要简单地认为LinkedList是处理元素增删的最佳选择，实际上只有在头尾插入或删除时，它的效率才是接近O(1)的，其它情况的平均时间复杂度均为O(n)。

补充内容：双向链表与双向循环链表

双向链表：含有两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。

双向循环链表：最后一个节点的next指向头节点，而头节点的prev指向最后一个节点，形成一个环。

补充内容：RandomAccess接口
public interface RandomAccess {
}
RandomAccess接口本身没有定义任何内容，它的作用是标识实现该接口的类支持快速随机访问功能。在binarySearch()方法中，如果传入的集合是RandomAccess的实例，则调用indexedBinarySearch()方法；否则，则调用iteratorBinarySearch()方法。

5. HashMap的底层实现及线程安全问题

HashMap用于存储键值对，是基于哈希表实现的Map接口的一个常用集合，但它是非线程安全的。

在HashMap中，null可以作为键和多个值，但在键中只能存在一个null。JDK1.8之前，HashMap的底层由数组+链表组成，而JDK1.8之后，面对哈希冲突，链表长度超过阈值时，会将链表转换为红黑树以降低搜索时间。

HashMap的默认初始化大小为16，扩容时容量会翻倍，且散列表的大小总是使用二的幂次。

在多线程环境下，JDK1.7及之前版本的HashMap扩容时可能会导致死循环和数据丢失的问题。例如，当多个线程同时进行put操作并发生哈希冲突时，可能会出现数据覆盖或size值不正确的情况。

6. ConcurrentHashMap与Hashtable的区别

ConcurrentHashMap与Hashtable的主要区别在于实现线程安全的方式不同。

底层数据结构：JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采用分段数组+链表实现，而JDK1.8则使用与HashMap相似的数组+链表/红黑树结构。Hashtable的底层结构与JDK1.8之前的HashMap相似，皆为数组+链表。
线程安全实现方式：ConcurrentHashMap在JDK1.7中对桶数组进行了分段锁，而在JDK1.8中则直接使用数组+链表/红黑树结构，通过synchronized和CAS操作来实现线程安全。而Hashtable则使用synchronized来保证线程安全，效率较低。