1.什么是集合？

集合就是一個(gè)存放數(shù)據(jù)的容器，準(zhǔn)確的說是放數(shù)據(jù)對(duì)象引用的容器。

集合和數(shù)組的區(qū)別

• 數(shù)組是固定長度，集合是可變長度。
• 數(shù)組可以存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類型，也可以存儲(chǔ)引用數(shù)據(jù)類型，集合只能存儲(chǔ)引用數(shù)據(jù)類型；
• 數(shù)組存儲(chǔ)的元素必須是同一個(gè)數(shù)據(jù)類型，集合存儲(chǔ)的對(duì)象可以是不同的數(shù)據(jù)類型。

使用集合框架的好處

• 容量自增長；
• 提供了高性能的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，使得編碼更輕松，提高了程序速度和質(zhì)量；
• 允許不同API之間相互操作，API之間可以來回傳遞集合；
• 可以方便的擴(kuò)展或改寫集合，提高了代碼的復(fù)用性和可操作性；
• 通過使用JDK自帶的集合類，可以降低代碼維護(hù)和學(xué)習(xí)新API的成本；

2.常用的集合類有哪些？

Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口：

1. Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口，Queue接口；
2. Map接口的實(shí)現(xiàn)類主要有：HashMap,TreeMap,HashTable,ConcurrentHashMap；
3. Set接口的實(shí)現(xiàn)類主要有：HashSet，TreeSet，LinkedHashSet；
4. List接口的實(shí)現(xiàn)類主要有：ArrayList，LinkedList，Stack，Vector；

3.List，Set，Map三者的區(qū)別？

• List：

1. 可以允許重復(fù)對(duì)象
2. 可以插入多個(gè)null對(duì)象
3. 是一個(gè)有序的容器，保持了每個(gè)元素的插入順序，它的輸出順序就是插入順序；
4. 常用的實(shí)現(xiàn)類有ArrayList，LinkedList，Vector。

• Set：

1. 不允許重復(fù)對(duì)象
2. 無序容器，沒法保證每個(gè)元素的存儲(chǔ)順序，TreeSet通過Comparator或者Comparable維護(hù)了一個(gè)排序順序
3. 只允許一個(gè)null元素
4. 常用的實(shí)現(xiàn)類是HashSet，LinkedHashSet，TreeSet

• Map：

1. Map里你可以擁有隨意個(gè)null值，但只能有一個(gè)null鍵
2. 常用的是實(shí)現(xiàn)類：HashMap，TreeMap，Hashtable，LinkedHashMap；

4.集合框架底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

List接口

1.ArrayList

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：動(dòng)態(tài)數(shù)組
• 特點(diǎn)：基于動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，數(shù)組在存儲(chǔ)元素時(shí)是連續(xù)的內(nèi)存空間；當(dāng)數(shù)組容量不足時(shí)會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容，通常為原容量的1.5倍；隨機(jī)訪問元素時(shí)O(1)的時(shí)間復(fù)雜度，但在插入或者刪除元素時(shí)為O(n);

2.LinkedList

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：雙向鏈表
• 特點(diǎn)：基于雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)數(shù)據(jù)元素以及指向前后節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)指針；插入和刪除操作O(1)；隨機(jī)訪問O(n)，因?yàn)樾枰獜念^或者尾部開始遍歷鏈表；

3.Vector

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：動(dòng)態(tài)數(shù)組
• 特點(diǎn)：Vector時(shí)線程安全的，每個(gè)方法都被sychronized關(guān)鍵字修飾，因此在多線程環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的問題；性能比ArrayList較差
• 適用場景：適合多線程環(huán)境中需要頻繁訪問的場景，但由于Vector的性能開銷，一般推薦ArrayList和同步機(jī)制配合使用；

Set接口

1.HashSet

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：哈希表
• 特點(diǎn)：基于HashMap實(shí)現(xiàn)，哈希表使用散列函數(shù)來計(jì)算每個(gè)元素的哈希值，并將元素存儲(chǔ)在相應(yīng)的哈希桶中；HashSet不保證集合的順序，插入，刪除，查找操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)；允許一個(gè)null值；
• 適用場景：需要快速查找，插入，刪除，并且不關(guān)心元素順序的場景

2.LinkedHashSet

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：鏈表和哈希表
• 特點(diǎn)：繼承自HashSet，但維護(hù)者一個(gè)雙向鏈表以保證插入順序；

3.TreeSet

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：紅黑樹(自平衡的二叉搜索樹)
• 特點(diǎn)：基于TreeMap實(shí)現(xiàn)；元素的順序是根據(jù)提供的比較器來排序的，插入刪除查找操作為O(logn)；不允許null值，因?yàn)閚ull無法比較

Map接口

1.HashMap

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：哈希表和鏈表/紅黑樹
• 特點(diǎn)：基于哈希表實(shí)現(xiàn)，使用散列函數(shù)計(jì)算鍵的哈希值并將鍵值對(duì)存儲(chǔ)在相應(yīng)的哈希桶中；當(dāng)哈希沖突發(fā)生時(shí)，HashMap使用鏈表來存儲(chǔ)沖突的元素。從Java 8開始，當(dāng)鏈表長度超過一定閾值（默認(rèn)8）時(shí)，鏈表會(huì)轉(zhuǎn)換為紅黑樹，以提高查找和刪除效率。

2.LinkedHashMap

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：鏈表和哈希表
• 特點(diǎn)：除了使用哈希表存儲(chǔ)鍵值對(duì)外，還維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表來記錄元素的插入順序或訪問順序。

3.TreeMap

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：紅黑樹
• 特點(diǎn)：底層基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，鍵值對(duì)按鍵的自然順序或自定義比較器排序；不允許null鍵；
• 場景：適合需要鍵值對(duì)有序排列和范圍查找的場景。

4.Hashtable

• 底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：哈希表
• 特點(diǎn)：和HashMap類似，但Hashtable是線程安全的，所有方法都被synchronized修飾。
• 場景：適合多線程環(huán)境下線程安全的鍵值對(duì)存儲(chǔ)

5.哪些集合類是線程安全的？

1. Vector：Vector 是一個(gè)古老的動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，所有的方法都被?synchronized?關(guān)鍵字修飾，因此是線程安全的。然而，由于性能較差，不推薦在現(xiàn)代代碼中使用。
2. Hashtable：Hashtable 是一個(gè)古老的哈希表實(shí)現(xiàn)，也是線程安全的，所有的方法都被?synchronized?關(guān)鍵字修飾。和 Vector 一樣，由于性能原因，現(xiàn)在一般推薦使用 HashMap
3. ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 是 Java 5 及以后版本引入的并發(fā)哈希表實(shí)現(xiàn)。它采用分段鎖機(jī)制，支持高并發(fā)的讀和寫操作，是一個(gè)高性能的線程安全集合類