【Java基础】HashMap扩容 | CopyOnWriteArrayList 的底层原理 | 字节码

1. HashMap的扩容机制

JDK 1.7

扩容是针对数组进行扩容，链表是不需要进行扩容的。扩容时先生成原来数组两倍大小的新数组，在把原来老数组上的链表上的元素转移过去。具体在转移链表中元素的步骤是：取每个元素的 key，基于新数组长度，计算出每个元素在新数组中的下标，将元素添加到新数组上去。最后，当所有的元素都转移完成后，将新数组赋给 HashMap 的 Table 属性

JDK 1.8 版本

先生成新数组，遍历老数组中每个位置的链表或者红黑树，如果是链表的话，就直接将链表中的每个位置重新计算下标，然后添加到新数组上去。如果是红黑树的话，遍历红黑树，计算出红黑树中每个元素对应在新数组中的下标位置。算法为：

先统计每个下标位置的元素个数，如果该位置的元素个数超过了8，则生成一个新的红黑树，并将根节点添加到新数组的对应位置。如果没超过8，则生成一个链表，将链表的头节点添加到数组的对应位置。

最后，当所有的元素都转移完成后，将新数组赋给 HashMap 的 Table 属性。

2. CopyOnWriteArrayList 的底层原理

出现原因：首先，CopyOnWriteArrayList 要解决的是 ArrayList 线程不安全的问题，所以我们需要一个线程安全的 ArrayList 。

add操作原理： CopyOnWriteArrayList 实现了对写线程的加锁，这里要注意：CopyOnWriteArrayList 并未实现读写线程的串行，其add方法在内部实现时，新建一个新数组，为新数组添加新的元素，添加结束后，再将新数组赋给 List。通过这种方式实现写线程运行时，不影响读线程运行，从而提高了效率。

使用场景：CopyOnWriteArrayList 适用于读多写少的场景，但是其不适用实时性要求高的场景。除此之外，CopyOnWriteArrayList 的内存消耗高，因为其在 add 操作时，需要新建一新数组。

3. 字节码是什么，有什么好处

Java 源文件（即 *.java）经过 javac 编译器被编译为 java字节码文件(即 *.class )。如下图所示：

优点： Java 字节码文件可以在各种操作系统上运行，但是要求操作系统上要有 java 的运行环境 jdk 或者 jre。因为Java 字节码的存在，使得 Java 语言可以实现跨平台。除此之外，其也提升了代码执行的性能，因为编译器可做一些优化，比如锁消除、标量替换、方法内联等。

4. Java 的异常体系

Java 中的异常体系如下：

异常处理具有一顶级父类 Throwable， Throwable 具有两个子类 Exception 和 Error 。
Error 是指非常严重的错误，如栈溢出、内存溢出等异常，其可能是操作系统层面产生的问题。对 Error 类异常我们一般不去捕获，等待它自己抛出即可。

而相比之下 Exception 类的异常就没有那么严重了，我们可以自己写程序来解决。其又分为运行时异常和非运行时异常。运行时异常是指程序编译可以通过，但是运行时会抛出的异常，比如空指针异常、数组下标越界异常等。而非运行时异常，是程序编译都通过不了的异常，比如 IO异常或 SQL 异常。