个人对集合框架的总结
这里写目录标题
概述
集合框架是Java中用于存储数据的容器，是面试中的常客，接下来我从面试的角度对常见的集合框架面试题进行一些解析。
面试题解析
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
了解Java的集合框架吗，口述一下他们的继承体系
List，Set，Map三者的区别？
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，其中HashTable只作为了解即可，目前已经不再使用。
说一说他们的底层数据结构是什么
Collection
1、List
Arraylist ：底层使用的是Object数组；
LinkedList ：底层使用的是双向链表数据结构（JDK1.6之
前为循环链表，JDK1.7取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别：）；
vector：就比arraylist多了个同步化机制（线程安全），因为效率较低，现在已经不太建议使用；
statck：对vector进行进出限制，堆栈类，先进后出。
2、Set
HashSet（无序，唯一）：基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素；
LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承于 HashSet，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的；
TreeSet（有序，唯一）： 红黑树(自平衡的排序二叉树。
Map
1、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；
2、HashTable：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，但它是HashMap的线程安全版本，它使用 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；
3、TreeMap： 红黑树（自平衡的排序二叉树）；
4、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；
5、ConcurrentHashMap：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。
如何保证线程安全：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。 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。
说一下 ArrayList 的优缺点
ArrayList的优点如下：
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。
ArrayList 的缺点如下：
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。
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，因为他无序，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。
Map（Map是面试重点，所以单独拿出来讲）
什么是哈希？
Hash，一般翻译为“散列”，也有直接音译为“哈希”的，这就是把任意长度的输入通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值（哈希值）；这种转换是一种压缩映射，也就是，散列值的空间通常远小于输入的空间，不同的输入可能会散列成相同的输出，所以不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。
所有散列函数都有如下一个基本特性：根据同一散列函数计算出的散列值如果不同，那么输入值肯定也不同。但是，根据同一散列函数计算出的散列值如果相同，输入值不一定相同。
为什么计算散列值的过程不可逆
当运算过程中出现进位时，进位被直接丢失而不会保存。也就是说，散列函数计算散列值的运算过程存在信息丢失。由于不知道运算过程中会有多少个进位在哪一步被丢弃，因而仅仅根据散列函数的计算过程和得到的最终结果，是无法逆向计算出明文的。
什么是哈希冲突？
当两个不同的输入值，根据同一散列函数计算出相同的散列值的现象，我们就把它叫做碰撞（哈希碰撞）。
为什么在链表长度为8时需要将链表转换为红黑树
当链表过长时，查询效率就会变低，转换为红黑树能一直保证查询效率的高效。
建议阅读一下HashMap源码
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 吧！）；
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；
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 ： ①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。②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，后面会介绍到为什么是2的幂次方。
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。
HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别
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，而HashMap没有锁机制，不是线程安全的。（JDK1.8之后ConcurrentHashMap启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。）
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（重要）： ① 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；② 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。
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。
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来保证并发安全进行实现，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。
结构如下：
易考算法
集合框架在我看了其实就是Java已经封装好的数据结构，所以我们最后再说一说数据结构易考的简单题目：
1、链表易考算法：
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删除链表中等于给定值 val 的所有节点。 OJ链接
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反转一个单链表。 OJ链接
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给定一个带有头结点 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。OJ链接
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输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。 OJ链接
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将两个有序链表合并为一个新的有序链表并返回。新链表是通过拼接给定的两个链表的所有节点组成的。OJ链接
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编写代码，以给定值x为基准将链表分割成两部分，所有小于x的结点排在大于或等于x的结点之前 。OJ链接
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在一个排序的链表中，存在重复的结点，请删除该链表中重复的结点，重复的结点不保留，返回链表头指针。 OJ链接
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链表的回文结构。OJ链接
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输入两个链表，找出它们的第一个公共结点。OJ链接
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给定一个链表，判断链表中是否有环。 OJ链接
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给定一个链表，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 NULL OJ链接
2、树
树主要就是考遍历
二叉树的分层遍历 OJ链接
二叉树的前序遍历，非递归迭代实现 。（递归虽然简单，但也要会）OJ链接
二叉树中序遍历 ，非递归迭代实现。（递归虽然简单，但也要会）OJ链接
二叉树的后序遍历 ，非递归迭代实现。（递归虽然简单，但也要会）OJ链接
以上就是一些比较简单的数据结构算法，虽然简单但在面试中被问到的概率特别高，并且非常重要，一般来说，如果面试官问的时候你没能回答上来，此次面试几乎可以宣告失败了，请大家一定要重视。还有就是每道题可能有几种解法，所以大家自己写出来之后尽量去看一下题解，找一找别的解法，讲那些解法也熟记于心，因为面试官可能会将所有可能出现的解法逐一问出来。再有就是简单的排序算法大家也要重视，考的几率特别大。
我对集合框架的总结也就这么多了，都是我前一阵面试被问到的，可能会存在许多遗漏，所以大家在看到我的这篇博客之后也能去看一下别的大神所总结的更为全面的集合框架，但是我觉得我这里面所提到的都是大家必须要掌握的，可能有的问题解答存在漏洞，望大家能在评论区指出。最后建议大家去找一下hashmap的源码解析阅读一下，里面所涉及的细节太多我没有注意列出。