Java集合篇

什么是集合

集合就是一个放数据的容器，准确的说是放数据对象引用的容器
集合类存放的都是对象的引用，而不是对象的本身
集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。

集合的特点

集合用于存储对象的容器，对象是用来封装数据，对象多了也需要存储集中式管理。
和数组对比对象的大小不确定。因为集合是可变长度的。数组需要提前定义大小。

集合和数组的区别

数组是固定长度的；集合可变长度的。
数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。
数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。

常用的集合类有哪些？

Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口。

Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口。

Map接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等
Set接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等
List接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等

List，Set，Map三者的区别？

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Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，Collection集合的子接口有Set、List、Queue三种子接口。我们比较常用的是Set、List，Map接口不是collection的子接口。

Collection集合主要有List和Set两大接口：

List：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。
Set：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。

Map是一个键值对集合，存储键、值和之间的映射。 Key无序，唯一；value 不要求有序，允许重复。Map没有继承于Collection接口，从Map集合中检索元素时，只要给出键对象，就会返回对应的值对象。

Map 的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap

集合框架底层数据结构

Collection

List
- Arraylist： Object数组
- Vector： Object数组
- LinkedList：双向链表
Set
- HashSet（无序，唯一）：基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素
- LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承与 HashSet，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。有点类似于我们之前说的LinkedHashMap 其内部是基于 HashMap 实现一样，不过还是有一点点区别的。
- TreeSet（有序，唯一）：红黑树(自平衡的排序二叉树。)

Map

HashMap： JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）。JDK1.8以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
LinkedHashMap：LinkedHashMap 继承自 HashMap，所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构即由数组和链表或红黑树组成。另外，LinkedHashMap 在上面结构的基础上，增加了一条双向链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作，实现了访问顺序相关逻辑。
HashTable：数组+链表组成的，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。
TreeMap：红黑树（自平衡的排序二叉树）

怎么确保一个集合不能被修改？

可以使用 Collections.unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合，这样改变集合的任何操作都会抛出 Java.lang.UnsupportedOperationException 异常。

Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

Iterator 可以遍历 Set 和 List 集合，而 ListIterator 只能遍历 List。
Iterator 只能单向遍历，而 ListIterator 可以双向遍历（向前/后遍历）。
ListIterator 实现 Iterator 接口，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。

遍历一个 List 有哪些不同的方式？每种方法的实现原理是什么？Java 中 List 遍历的最佳实践是什么？

遍历方式有以下几种：

for 循环遍历，基于计数器。在集合外部维护一个计数器，然后依次读取每一个位置的元素，当读取到最后一个元素后停止。
迭代器遍历，Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式，目的是屏蔽不同数据集合的特点，统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。
foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现，使用时不需要显式声明 Iterator 或计数器。优点是代码简洁，不易出错；缺点是只能做简单的遍历，不能在遍历过程中操作数据集合，例如删除、替换。

最佳实践：Java Collections 框架中提供了一个 RandomAccess 接口，用来标记 List 实现是否支持 Random Access。

如果一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持 Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为 O(1)，如ArrayList。
如果没有实现该接口，表示不支持 Random Access，如LinkedList。

推荐的做法就是，支持 Random Access 的列表可用 for 循环遍历，否则建议用 Iterator 或 foreach 遍历。

说一下 ArrayList 的优缺点

优点：

ArrayList 底层以数组实现，是一种随机访问模式。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口，因此查找的时候非常快。
ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。

缺点：

删除元素的时候，需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能。
插入元素的时候，也需要做一次元素复制操作，缺点同上。

ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。

如何实现数组和 List 之间的转换？

数组转 List：使用 Arrays. asList(array) 进行转换。（得到的是java.util.Arrays.ArrayList，该类不支持对元素的增加、删除等操作）
List 转数组：使用 List 自带的 toArray() 方法。

ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

数据结构实现：ArrayList 是动态数组的数据结构实现，而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。
随机访问效率：ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高，因为 LinkedList 是线性的数据存储方式，所以需要移动指针从前往后依次查找。
增加和删除效率：在非首尾的增加和删除操作，LinkedList 要比 ArrayList 效率要高，因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。
内存空间占用：LinkedList 比 ArrayList 更占内存，因为 LinkedList 的节点除了存储数据，还存储了两个引用，一个指向前一个元素，一个指向后一个元素。
线程安全：ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；

综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用 ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用 LinkedList。

LinkedList 的双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。

ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

这两个类都实现了 List 接口（List 接口继承了 Collection 接口），它们都是有序集合。

线程安全：Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步，是线程安全的，而 ArrayList 是非线程安全的。
性能：ArrayList 在性能方面要优于 Vector。
扩容：ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量，只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍，而 ArrayList 只会增加 50%。

Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。

ArrayList不是同步的，所以在不需要保证线程安全时建议使用Arraylist。

多线程场景下如何使用 ArrayList？

ArrayList 不是线程安全的，如果遇到多线程场景，可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。

List 和 Set 的区别

List , Set 都是继承自Collection 接口。

List 特点：一个有序（元素存入集合的顺序和取出的顺序一致）容器，元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。
Set 特点：一个无序（存入和取出顺序有可能不一致）容器，不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素，必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。

另外 List 支持for循环，也就是通过下标来遍历，也可以用迭代器，但是Set只能用迭代，因为它无序，无法用下标来取得想要的值。

Set和List对比：

Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。
List：和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。

说一下 HashSet 的实现原理？

HashSet 是基于 HashMap 实现的，HashSet的值存放于HashMap的key上，HashMap的value统一为present，因此 HashSet 的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成，HashSet 不允许重复的值。

HashSet如何检查重复？HashSet是如何保证数据不可重复的？

向HashSet 中add ()元素时，判断元素是否存在的依据，不仅要比较hash值，同时还要结合equles方法比较。
HashSet 中的add ()方法会使用HashMap 的put()方法。
HashMap 的 key 是唯一的，由源码可以看出 HashSet 添加进去的值就是作为HashMap 的key，并且在HashMap中如果K/V相同时，会用新的V覆盖掉旧的V，然后返回旧的V。所以不会重复（ HashMap 比较key是否相等是先比较hashcode 再比较equals ）。

hashCode()与equals()的相关规定

如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的；
- hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值
两个对象相等，对两个equals方法返回true；
两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的；

综上，equals方法被覆盖过，则hashCode方法也必须被覆盖。

hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

==与equals的区别

==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间，equals是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同
==是指对内存地址进行比较，equals()是对字符串的内容进行比较。

说一下HashMap的实现原理？

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

HashMap底层实现是数组和链表。

HashMap是基于Hash算法实现的：

当我们往HashMap中put元素时，利用key的hashCode重新hash计算出当前对象的元素在数组中的下标
存储时，如果出现hash值相同的key，此时有两种情况：
- 如果key相同，则覆盖原始值；
- 如果key不同（出现冲突），则将当前的key-value放入链表中
获取时，直接找到hash值对应的下标，在进一步判断key是否相同，从而找到对应值。

理解了以上过程就不难明白HashMap是如何解决hash冲突的问题，核心就是使用了数组的存储方式，然后将冲突的key的对象放入链表中，一旦发现冲突就在链表中做进一步的对比。

需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化，当链表中的节点数据超过八个之后，该链表会转为红黑树来提高查询效率，从原来的O(n)到O(logn)。

HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同？HashMap的底层实现

在Java中，保存数据有两种比较简单的数据结构：数组和链表。数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；链表的特点是：寻址困难，但插入和删除容易；所以我们将数组和链表结合在一起，发挥两者各自的优势，使用一种叫做拉链法的方式可以解决哈希冲突。

HashMap JDK1.8之前

JDK1.8之前采用的是拉链法。

拉链法：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

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HashMap JDK1.8之后

相比于之前的版本，jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

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JDK1.7 VS JDK1.8 比较

JDK1.8主要解决或优化了一下问题：

resize 扩容优化
引入了红黑树，目的是避免单条链表过长而影响查询效率
解决了多线程死循环问题，但仍是非线程安全的，多线程时可能会造成数据丢失问题。

不同	JDK1.7	JDK1.8
存储结构	数组 + 链表	数组 + 链表 + 红黑树
存放数据的规则	无冲突时，存放数组；冲突时，存放链表	无冲突时，存放数组；冲突 & 链表长度 < 8：存放单链表；冲突 & 链表长度 > 8：树化并存放红黑树
插入数据方式	头插法（先将原位置的数据移到后1位，再插入数据到该位置）	尾插法（直接插入到链表尾部/红黑树）

能否使用任何类作为 Map 的 key？

可以使用任何类作为 Map 的 key，然而在使用之前，需要考虑以下几点：

如果类重写了 equals() 方法，也应该重写 hashCode() 方法。
类的所有实例需要遵循与 equals() 和 hashCode() 相关的规则。
如果一个类没有使用 equals()，不应该在 hashCode() 中使用它。
用户自定义 Key 类最佳实践是使之为不可变的，这样 hashCode() 值可以被缓存起来，拥有更好的性能。不可变的类也可以确保 hashCode() 和 equals() 在未来不会改变，这样就会解决与可变相关的问题了。

为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为K？

String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性，能够有效的减少Hash碰撞的几率。

都是final类型，即不可变性，保证key的不可更改性，不会存在获取hash值不同的情况
内部已重写了equals()、hashCode()等方法，遵守了HashMap内部的规范（不清楚可以去上面看看putValue的过程），不容易出现Hash值计算错误的情况；

如果使用Object作为HashMap的Key，应该怎么办呢？

重写hashCode()和equals()方法。

重写hashCode()是因为需要计算存储数据的存储位置，需要注意不要试图从散列码计算中排除掉一个对象的关键部分来提高性能，这样虽然能更快但可能会导致更多的Hash碰撞；
重写equals()方法，需要遵守自反性、对称性、传递性、一致性以及对于任何非null的引用值x，x.equals(null)必须返回false的这几个特性，目的是为了保证key在哈希表中的唯一性；

HashMap为什么不直接使用hashCode()处理后的哈希值直接作为table的下标？

答：hashCode()方法返回的是int整数类型，其范围为(-2³¹)~(2³¹ - 1)，约有40亿个映射空间，而HashMap的容量范围是在16（初始化默认值）~2³⁰，HashMap通常情况下是取不到最大值的，并且设备上也难以提供这么多的存储空间，从而导致通过hashCode()计算出的哈希值可能不在数组大小范围内，进而无法匹配存储位置；

那怎么解决呢？

HashMap自己实现了自己的hash()方法，通过两次扰动使得它自己的哈希值高低位自行进行异或运算，降低哈希碰撞概率也使得数据分布更平均；
在保证数组长度为2的幂次方的时候，使用hash()运算之后的值与运算（&）（数组长度 - 1）来获取数组下标的方式进行存储，这样一来是比取余操作更加有效率，二来也是因为只有当数组长度为2的幂次方时，h&(length-1)才等价于h%length，三来解决了“哈希值与数组大小范围不匹配”的问题；

HashMap 的长度为什么是2的幂次方？

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到那个链表/红黑树中的算法。

这个算法应该如何设计呢？

我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是："取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。"并且采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

那为什么是两次扰动呢？

答：这样就是加大哈希值低位的随机性，使得分布更均匀，从而提高对应数组存储下标位置的随机性&均匀性，最终减少Hash冲突，两次就够了，已经达到了高位低位同时参与运算的目的；

HashMap 与 HashTable 有什么区别？

线程安全： HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的；HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap ）；
效率：因为线程安全的问题，HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外，Hashtable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap ）；
对Null key 和Null value的支持： HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个，可以有一个或多个键所对应的值为 null。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null，直接抛NullPointerException。
初始容量大小和每次扩充容量大小的不同：
- 创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充，容量变为原来的2倍。
- 创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小。
底层数据结构： JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。

推荐使用：在 Hashtable 的类注释可以看到，Hashtable 是保留类不建议使用，推荐在单线程环境下使用 HashMap 替代，如果需要多线程使用则用 ConcurrentHashMap 替代。

什么是TreeMap

TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的。
TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法
TreeMap是线程非同步的。
TreeMap的key不允许是null

如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？

对于在Map中插入、删除和定位元素这类操作，HashMap是最好的选择。然而，假如你需要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，也许向HashMap中添加元素会更快，将map换为TreeMap进行有序key的遍历。

HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别?

线程的安全性不同，Jdk1.8之前，ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，然后在每一个分段上都用lock锁进行保护，相对于HashTable的synchronized锁的粒度更精细了一些，并发性能更好，jdk1.8之后，使用了sychornized+CAS算法保证了并发操作下的线程安全，而HashMap没有锁机制，不是线程安全的。

HashMap的键值对允许有null，但是ConcurrentHashMap都不允许。

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别？

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同：

底层数据结构： JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用分段的数组+链表实现，JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用数组+链表的形式，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的；
实现线程安全的方式：
- 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap（分段锁）对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。（默认分配16个Segment，比Hashtable效率提高16倍。）到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念，而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。（JDK1.6以后对 synchronized锁做了很多优化）整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；
- Hashtable(同一把锁) ：使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态，如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈效率越低。

HashTable

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JDK1.7的ConcurrentHashMap

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JDK1.8的ConcurrentHashMap（TreeBin: 红黑二叉树节点 Node: 链表节点）

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ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。HashMap 没有考虑同步，HashTable 考虑了同步的问题使用了synchronized 关键字，所以 HashTable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。 ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。

ConcurrentHashMap 底层具体实现知道吗？实现原理是什么？

JDK1.7

首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

在JDK1.7中，ConcurrentHashMap采用Segment + HashEntry的方式进行实现，结构如下：一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment ；前者用来封装映射表的键值对，后者用来充当锁的角色；
Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock，每个 Segment 守护一个HashEntry 数组里得元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment 锁。

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JDK1.8

在JDK1.8中，放弃了Segment臃肿的设计，取而代之的是采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全，synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。

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如何实现 Array 和 List 之间的转换？

Array 转 List： Arrays. asList(array) ；
List 转 Array：List 的 toArray() 方法。

Comparable 和 Comparator的区别？

comparable接口是出自java.lang包，它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序

comparator接口是出自 java.util 包，它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序

一般我们需要对一个集合使用自定义排序时，我们就要重写compareTo方法或compare方法，当我们需要对某一个集合实现两种排序方式，比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话，我们可以重写compareTo方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序，第二种代表我们只能使用两个参数版的Collections.sort()。

Collection 和 Collections 有什么区别？

java.util.Collection 是一个集合接口（集合类的一个顶级接口）。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式，其直接继承接口有List与Set。

Collections则是集合类的一个工具类，其中提供了一系列静态方法，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。

TreeMap 和 TreeSet 在排序时如何比较元素？

TreeSet 要求存放的对象所属的类必须实现 Comparable 接口，该接口提供了比较元素的 compareTo()方法，当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。TreeMap 要求存放的键值对映射的键必须实现 Comparable 接口从而根据键对元素进行排序。

Array 和 ArrayList 有何区别？

Array 可以存储基本数据类型和对象，ArrayList 只能存储对象。
Array 是指定固定大小的，而 ArrayList 大小是自动扩展的。
Array 内置方法没有 ArrayList 多，比如 addAll、removeAll、iteration 等方法只有 ArrayList 有。

对于基本类型数据，集合使用自动装箱来减少编码工作量。但是，当处理固定大小的基本数据类型的时候，这种方式相对比较慢。

Arrays.asList()和集合List的subList的缺陷

Arrays.asList()的缺陷

1、避免使用基本数据类型数组转换为列表

int[] ints = {1,2,3,4,5};
List list = Arrays.asList(ints);
System.out.println("list'size：" + list.size());

以上代码输出的不是5而是1，为什么呢？

看下源码：

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

asList 接收的参数是一个泛型的变长数组，我们知道基本数据类型是无法泛型化的，也就是说8个基本类型是无法作为asList的参数的，要想作为泛型参数就必须使用其所对应的包装类型。但是这个实例中为什么没有出错呢？因为该实例是将int 类型的数组当做其参数，而在Java中数组是一个对象，它是可以泛型化的。所以该例子是不会产生错误的。既然例子是将整个int 类型的数组当做泛型参数，那么经过asList转换就只有一个int 的列表了。

2、asList产生的列表不可操作

Integer[] ints = {1,2,3,4,5};
List list = Arrays.asList(ints);
list.add(6);

运行以上代码，抛出UnsupportedOperationException异常，该异常表示list不支持add方法。list怎么可能不支持add方法呢？

看源码：

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, java.io.Serializable{
    private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
    private final E[] a;

    ArrayList(E[] array) {
    	if (array==null)
    		throw new NullPointerException();
    	a = array;
    }
    //.................
}

此ArrayList不是java.util.ArrayList，它是Arrays的内部类。该内部类提供了size、toArray、get、set、indexOf、contains方法，而像add、remove等改变list结果的方法是从AbstractList父类继承过来，同时这些方法也比较奇葩，它直接抛出UnsupportedOperationException异常：

public boolean add(E e) {
    add(size(), e);
    return true;
}

public E set(int index, E element) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

public void add(int index, E element) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

public E remove(int index) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

它并没有list的基本特性（变长），该list是一个长度不可变的列表，传入参数的数组有多长，其返回的列表就只能是多长。

subList的缺陷

1、subList返回的只是原始列表的一个视图，它所有的操作最终都会作用在原列表上。

2、生成子列表后，不要试图去操作原列表，否则会造成子列表的不稳定而产生异常。

3、使用subList处理局部列表，如删除列表100-200位置处：list1.subList(100, 200).clear();

ArrayList与LinkedList、Vector的区别 && HashMap与HashTable、HashSet的区别

ArrayList 和 LinkedList区别

两者都是线程不安全，都实现了Collection接口。
数据结构：ArrayList是基于动态数组的数据结构，LinkedList是基于双向链表的数据结构。
性能
- ArrayList支持随机访问，查询快，增删慢，查询的时间复杂度为O(1)，插入和删除的时间复杂度为O(n)，因为对插入和删除位置后面的元素进行移动位置，以保证内存的连续性
- LinkedList不支持随机访问，查询慢，增删快，查询的时间复杂度为O(n)，插入和删除的时间复杂度为O(1)

ArrayList：

get() 直接读取第几个下标，复杂度 O(1)；

add(E) 添加元素，直接在后面添加，复杂度O（1）；

add(index, E) 添加元素，在第几个元素后面插入，后面的元素需要向后移动，复杂度O（n）；

remove（）删除元素，后面的元素需要逐个移动，复杂度O(n)。

LinkedList：

get() 获取第几个元素，依次遍历，复杂度O(n)；

add(E) 添加到末尾，复杂度O(1)；

add(index, E) 添加第几个元素后，需要先查找到第几个元素，直接指针指向操作，复杂度O(n)；

remove（）删除元素，直接指针指向操作，复杂度O(1)。

空间的消耗：ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间。

ArrayList和Vector的区别

（1）数据结构：ArrayList和Vector底层的数据结构都是数组。
（2）线程安全：Vector线程安全的，底层使用synchronize进行加锁，而ArrayList是线程不安全的。
（3）性能：由于Vector使用synchronize锁来确保线程的安全性，所以性能会稍逊于ArrayList。
（4）初始容量和扩容：ArrayList和Vector的默认初始容量都是10，但是扩容时，ArrayList容量会增长为原来的1.5倍，而Vector的容量会增长为原来的2倍。
（5）Vector实现的Enumeration接口，所以可以使用Enumeration进行遍历元素。

HashMap和Hashtable的区别

（1）线程安全性：这是两者最主要的区别，Hashtable是线程安全，而HashMap则非线程安全。Hashtable的实现方法里面都添加了synchronized关键字来确保线程同步，因此相对而言HashMap性能会高一些。
（2）计算hash值的方式：HashMap中元素的hash值是重新计算过的，以便获得更好的散列值，Hashtable直接使用Object的hashcode
（3）数据结构：在JDK1.8之前，HashMap和Hashtable的数据结构都可以看成“数组+链表”；在JDK1.8之后，HashMap的数组结构变成了“数组+链表/红黑树”
（4）两者均实现了Map接口，但是HashMap继承了AbstractMap，HashTable继承Dictionary抽象类
（5）HashMap允许null值和null键（只允许一个），HashMap以null作为key时，总是存储在table数组的第一个节点上。而Hashtable则不允许null作为key和value。
（6）HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75。扩容时，HashMap的容量变成原来的2倍，Hashtable的容量变为2倍+1
（7）Hashtable实现了Enumeration接口，所以可以使用Enumeration进行遍历元素
（8）判断是否含有某个键：HashMap去掉了Hashtable中的contains()方法

在HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null 值时，既可以表示HashMap 中没有该键，也可以表示该键所对应的值为null。因此，在HashMap 中不能用get()方法来判断HashMap 中是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。

Hashtable 的键值都不能为null，所以可以用get()方法来判断是否含有某个键。

HashMap和HashSet的区别

栈：Stack

在Java中Stack类表示后进先出（LIFO）的对象堆栈。栈是一种非常常见的数据结构，它采用典型的先进后出的操作方式完成的。每一个栈都包含一个栈顶，每次出栈是将栈顶的数据取出，如下：

Stack继承Vector，通过五个操作对Vector进行扩展，允许将向量视为堆栈。这个五个操作如下：

操作	描述
empty()	测试堆栈是否为空。
peek()	查看堆栈顶部的对象，但不从堆栈中移除它。
pop()	移除堆栈顶部的对象，并作为此函数的值返回该对象。
push(E item)	把项压入堆栈顶部。
search(Object o)	返回对象在堆栈中的位置，以 1 为基数。

注：Stack类的设计是有缺陷的，在《Java编程思想》中明确提出了不应该使用Stack类，而是使用LinkedList构建栈。

向量：Vector

Vector可以实现可增长的对象数组。与数组一样，可以使用整数索引进行访问的组件。不过，Vector的大小是可以增加或者减小的，以便适应创建Vector后进行添加或者删除操作。同时Vector是线程安全的！底层使用的是synchronized进行加锁。

Vector实现List接口，继承AbstractList类，所以我们可以将其看做队列，支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
- Vector实现RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能，提供提供快速访问功能。在Vector我们可以直接访问元素。
- Vector 实现了Cloneable接口，支持clone()方法，可以被克隆。
- Vector实现了Serializable接口，因此可以进行序列化。
成员变量方面，Vector提供了elementData , elementCount， capacityIncrement三个成员变量。其中
- elementData ："Object[]类型的数组"，它保存了Vector中的元素，是一个动态数组，可以随着元素的增加而动态的增长，（具体增长方式在ensureCapacity方法中）。如果在初始化Vector时没有指定容器大小，则使用默认大小为10。
- elementCount：Vector 对象中的元素个数。
- capacityIncrement：向量的大小大于其容量时，容量自动增加的量。如果在创建Vector时，指定了capacityIncrement的大小，则每次当Vector中动态数组容量增加时，增加的大小都是capacityIncrement。如果容量的增量小于等于零，则每次需要增大容量时，向量的容量将增大一倍。

迭代器：Iterator

迭代器(Iterator)是一个对象，它的工作是遍历并目标序列中的对象，它提供了一种访问一个容器(container)对象中的各个元素的方法，把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，又不必暴露该对象内部细节。通过迭代器，开发人员不需要了解容器底层的结构，就可以实现对容器的遍历。由于创建迭代器的代价小，因此迭代器通常被称为轻量级的容器。

在Java中java.util.Iterator为一个接口，它只提供了迭代了基本规则，在JDK中他是这样定义的：对 collection 进行迭代的迭代器。迭代器取代了 Java Collections Framework 中的 Enumeration。

集合的Iterator的实现（举例）：

在ArrayList内部首先是定义一个内部类Itr，该内部类实现Iterator接口。
ListIterator只能用于各种List类的访问。ListIterator可以双向移动。添加了previous()等方法。如果是List集合，想要在迭代中操作元素可以使用List集合的特有迭代器ListIterator，该迭代器支持在迭代过程中，添加元素和修改元素。

for循环、forEach、Iterator对比

采用ArrayList对随机访问比较快，而for循环中的get()方法，采用的即是随机访问的方法，因此在ArrayList里，for循环较快。
采用LinkedList则是顺序访问比较快，iterator中的next()方法，采用的即是顺序访问的方法，因此在LinkedList里，使用iterator较快。
从数据结构角度分析,for循环适合访问顺序结构,可以根据下标快速获取指定元素.而Iterator 适合访问链式结构,因为迭代器是通过next()和Pre()来定位的.可以访问没有顺序的集合。

使用foreach循环语句的优势在于更加简洁，更不容易出错，不必关心下标的起始值和终止值，底层由iterator实现的，它们最大的不同之处就在于remove()方法上。

如果在forEach循环的过程中调用集合的remove()方法，就会导致循环出错，因为循环过程中list.size()的大小变化了，就导致了错误。所以，如果想在循环语句中删除集合中的某个元素，就要用迭代器iterator的remove()方法，因为它的remove()方法不仅会删除元素，还会维护一个标志，用来记录目前是不是可删除状态，例如，你不能连续两次调用它的remove()方法，调用之前至少有一次next()方法的调用。

链表：LinkedList

LinkedList与ArrayList一样实现List接口，只是ArrayList是List接口的大小可变数组的实现，LinkedList是List接口链表的实现。基于链表实现的方式使得LinkedList在插入和删除时更优于ArrayList，而随机访问则比ArrayList逊色些。

LinkedList实现所有可选的列表操作，并允许所有的元素包括null。

除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

此类实现 Deque 接口，为 add、poll 提供先进先出队列操作，以及其他堆栈和双端队列操作。

所有操作都是按照双重链接列表的需要执行的。在列表中编索引的操作将从开头或结尾遍历列表（从靠近指定索引的一端）。同时，与ArrayList一样此实现不是同步的。

public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

LinkedList的方法列表：

add(E e)：向链表末尾添加一个新节点

add(int index,E e)：向链表指定位置添加一个新节点

addFirst(E e)：向链表表头添加一个新节点

addLast(E e)：向链表表尾添加一个新节点

clear()：使用clear()方法只会清除列表中的所有元素，而不会删除列表。

contains(Object o)：判断链表节点对象中是否含有element

element()：返回链表的第一个节点的元素

getFirst()：得到链表第一个节点的对象

get(int index)：得到指定位置的节点

set(int index,E element)：将当前链表index位置节点中的对象替换成参数element指定的对象，返回被替换对象

getLast()：得到链表最后一个节点的对象

offer(E e)：在链表尾部插入元素

offerFirst(E e)：在链表开头插入元素

offerLast(E e)：在链表末尾插入元素

remove()：删除第一个节点并返回这个节点中的对象

remove(int index)：删除指定位置的节点

remove(Object o)：删除指定对象

removeFirst()：删除第一个节点并返回这个节点中的对象

removeLast()：删除最后一个节点并返回这个节点中的对象

removeFirstOccurrence()：除去LinkedList中指定元素的第一次出现（从头部遍历列表时尾）。

removeLastOccurence()：从链接列表中删除最后一次出现的指定对象。

clone()：调用父类的clone()方法初始化对象链表clone，将clone构造成一个空的双向循环链表，之后将header的下一个节点开始将逐个节点添加到clone中。最后返回克隆的clone对象。

toArray()：创建大小和LinkedList相等的数组result，遍历链表，将每个节点的元素element复制到数组中，返回数组。

toArray(T[] a)

indexOf(Object element)：返回节点对象element在链表中首次出现的位置，如果链表中无此节点的对象则返回-1

lastIndexOf(Object element)：返回节点对象element在链表中最后出现的位置，如果链表中无此节点的对象则返回-1

列表：ArrayList

ArrayList是实现了List接口的动态数组，所谓动态数组就是他的大小是可变的。实现了所有可选列表操作，并允许包括null在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。

每个ArrayList实例都有一个容量，该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。默认初始容量是10。默认初始容量为10。随着ArrayList中元素的增加，它的容量也会不断的自动增长。在每次添加元素时，ArrayList都会检查是否需要进行扩容操作，扩容操作带来数据向新数组的重新拷贝，所以如果我们知道具体业务数据量，在构造ArrayList时，可以给ArrayList 指定一个初始容量，这样就会减少扩容时的拷贝问题。当然在添加大量元素前，应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量，这可以减少递增式再分配的数量。

ArrayList 的实现不是同步的，如果多个线程同时访问一个ArrayList实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。所以为了保证同步，最好的办法是在创建时完成，以防止意外对列表进行不同步的访问：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));

ArrayList的常用方法：

add(E e)：将指定的元素添加到此列表的尾部。

add(int index, E element)：将指定的元素插入此列表中的指定位置。

addAll(Collection<? extends E> c)：按照指定 collection 的迭代器所返回的元素顺序，将该 collection 中的所有元素添加到此列表的尾部。

addAll(int index, Collection<? extends E> c)：从指定的位置开始，将指定 collection 中的所有元素插入到此列表中。

set(int index, E element)：用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。

remove(int index)：移除此列表中指定位置上的元素。

remove(Object o)：移除此列表中首次出现的指定元素（如果存在）。

removeRange(int fromIndex, int toIndex)：移除列表中索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之间的所有元素。

removeAll()：是继承自AbstractCollection的方法，ArrayList本身并没有提供实现。

get(int index)：读取ArrayList中的元素。