后端场景面试题, 假设有一个 1G 大的 HashMap,此时用户请求过来刚好触发它的扩容,会怎样?怎么优化?
后端场景面试题, 假设有一个 1G 大的 HashMap,此时用户请求过来刚好触发它的扩容,会怎样?怎么优化?
QA
Step 1
Q:: 面试题: 假设有一个 1G 大的 HashMap，此时用户请求过来刚好触发它的扩容，会怎样？怎么优化？
A:: 答案: 在Java中，当HashMap的元素数量达到容量的75%时，会触发自动扩容，默认扩容倍数为2倍。在扩容过程中，需要重新计算所有元素的哈希值并将它们重新分配到新的桶中，这个过程称为rehash。如果此时的HashMap大小为1GB，那么扩容和rehash的过程将会非常耗时，并且会导致线程阻塞。为了优化这种情况，可以考虑以下方法:
1. 预估最大容量并提前设置适当的初始容量，减少扩容的次数。
2. 如果可能，使用ConcurrentHashMap，它在设计上通过分段锁来减少扩容对性能的影响。
3. 如果数据量特别大，考虑使用其他数据结构，如TreeMap或者BTreeMap，以减少扩容的影响。
Step 2
Q:: 面试题: 为什么HashMap的扩容是2的幂次？
A:: 答案: HashMap的容量必须是2的幂次，这是为了在进行哈希计算时，通过位运算快速定位桶的位置。2的幂次允许HashMap使用(n - 1) & hash 这样的位操作来计算哈希桶索引位置，而不需要使用模运算，模运算相对而言更耗时。通过这种方式，Java可以实现更快的哈希桶索引计算，提高HashMap的访问速度。
Step 3
Q:: 面试题: HashMap的扩容为什么会导致死锁？
A:: 答案: 在多线程环境下，如果多个线程同时触发HashMap的扩容，由于HashMap在扩容过程中没有线程安全的控制，会导致线程相互等待、阻塞，甚至死锁。特别是在JDK 1.7版本中，链表反转的过程可能会引发循环链表的产生，从而导致死锁问题。这个问题在JDK 1.8中通过引入红黑树结构和改变扩容机制得到了改善。
Step 4
Q:: 面试题: 如何避免HashMap在高并发环境下的性能问题？
A:: 答案: 在高并发环境下，避免使用HashMap而选择线程安全的替代品，比如ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap在内部使用分段锁机制，可以让多个线程同时进行读写操作而不会影响彼此的操作。此外，也可以通过合理的容量规划和负载因子设定，减少扩容的频率，从而避免性能下降。