Java中集合框架的总结
在学习这块知识的时候觉得内容很多，还有很多比较底层的东西需要理解，当时就觉得头都大了，这几天静下心来，翻了翻书，也查了一些资料，对这块的知识体系，也有了自己的一个框架，所以对此做以总结，此文主要从以下几个方面进行阐述：
1.为什么要使用集合框架？
数组是Java提供的随机访问对象序列的最有效方法，访问元素较快，缺点就是数组的大小自创建之后就固定了，所以集合框架的出现就是为了解决数组定长的问题。
2.什么是集合框架？
集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构，Java集合框架主要包括两种类型的容器，Collection 和Map，下面对这两种容器作以详述：
Collection集合：保存单个元素的父接口：下图为Collection及其子类的关系图：
在这里，主要对Collection接口子类中的List接口和Set接口作主要介绍：
（1）List接口：
List接口是一个有序的Collection,使用List接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引来访问List中的元素，并且允许元素可以重复。在List有三个重要的子类：ArrayList、LinkedList、Vector
三者的异同：
a. 相同之处:ArrayList 、LinkList、Vector都实现了List接口；
b.不同之处：
ArrayList：JDK1.2出现，采用懒加载策略，扩容时都是当前长度的1.5倍，底层数组实现，线程不安全，查找效率高；
LinkedList：JDK1.2出现，底层使用双向循环链表实现，查询慢，增删快，线程不安全，不存在容量不足的情况，允许有null（空元素）；
Vector：JDK1.0出现，底层使用数组实现，查询块，增删慢，线程安全效率低，容量不足时扩增为当前容量的2倍。
（2）Set接口：不允许数据重复，实质是穿了马甲的Map
Set接口下有两个重要的子类：HashSet、TreeSet
对比HashSet 和TreeSet:
a.HashSet:不保证集合元素中的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个；
HashSet中元素判重的依据：hashCode（）与equals（）方法：hashCode（）相等的元素equals（）不一定相等，equals()相等的元素hashCode()不一定相等。
b.TreeSet：保证集合中的元素有序，可以实现排序等功能；
TreeSet有序，序指的是什么？
----要使用TreeSet，必须满足以下两个条件之一：
i)作为TreeSet集合的类，实现Comparable接口（内部接口）
ii)通过构造方法传入Comparator接口对象（外部排序）----更加灵活，采用策略模式，可以修改排序的规则；
（3）LIst和Set的区别：
a.Set接口实例存储的时无需的，不可重复的数据，List接口实例存储的是有序的，可以重复的元素；
b.Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变；
c.List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度，查找元素效率高，插入删除效率低。
Map:保存一对对象的接口（键值对），下图为Map与其子类的关系图：
在这里主要对Map接口下的Hashmap、Treemap、HashTable、ConcurrentHashMap做以介绍：
a.HashMap：元素无序，不可重复，但可以为null（最多只允许一个），底层采用数组和链表结合的数据结构，线程不安全，查找效率高，容量一直为2的n次方（即每次扩充都为原来的2倍）；
b.TreeMap:底层采用二叉树实现，线程不安全；
c.HashTable：元素无序，不可重复，不可以为null，底层采用数组和链表结合的数据结构，线程安全，查找效率高，2倍扩容
d.HashTable的优化：
----ConcurrentHashMap
a.JDK1.7实现：【基于分段锁Segment来实现，每个Segment都是ReentrantLock的子类】
i)将哈希表拆分为16个Segment，每个Segment下又是一个小的哈希表；
ii）关于锁：将原先整表的一把锁细粒度化为每个Segment的一把锁，并且不同Segment之间互不干扰，每个Segment实际上都是ReentrantLock的子类
iii）扩容机制：Segment初始化之后就无法扩容（默认初始化为16），这里的扩容实际上是Segment对应的每个小的哈希表，并且不同Segment之间的扩容完全隔离。
b.JDK1.8实现：
i）结构：与JDK1.8的HashMap如出一辙，也是哈希表+红黑树的底层结构，原先的Segment仍然保留，但是没有实际意,仅仅用作序列化
ii) 关于锁：将原先锁一片再次细粒度化为只锁桶中的头结点【使用CAS+同步代码块（synchronized）】
c.JDK1.7 与JDK1.8的对比：
i）结构上：JDK1.7 是基于分段锁的Segment，JDK1.8 是哈希表+红黑树；
ii）锁的使用：JDK1.7使用Reentrant将Segment上锁，JDK1.8使用CAS+synchronized代码块。
fail-fast：Java.Util.concurrentModificationException(集合并发可修改异常)
如何产生？
----在迭代遍历集合的时候同时修改结合结构（通过add（）、remove（））
产生原因：在集合里边有 modCount(用于存储当前修改集合次数的值)！=expectedModCount(用来取出当前集合修改次数的值)，当取得集合迭代器遍历的时候，会先比较这两个值，如果不相等立即抛出异常。
为什么抛出此异常？
----尽量保证在多线程的场景下，数据不会产生脏读（即如果有线程并发修改集合结构时，相同遍历该集合的线程发出一个异常，通知遍历集合的线程 集合数据已经被修改）。
HashMap底层原理实现：