1、List、Set、Map的区别

2、ArrayList、LinkedList、Vector区别

• ArrayList基于动态数组实现，LinkedList基于双向链表实现
• ArrayList比LinkedList在随机访问时效率要更高，因为LinkedList是链表存储，要移动指针从前往后寻找。
• 在非首尾的增删操作时，LinkedList要比ArrayList效率高，因为ArrayList增删数据要先将插入或删除的后续元素后依次向后或向前移动。
• ArrayList和Vector的迭代器实现都是fail-fast的，两者允许null值，也可以使用索引值对元素进行随机访问。两者都是基于索引的，内部由一个数组支持，即都维护插入的顺序，可以根据插入顺序来获取元素。
• ArrayList是非线程安全的，Vector是线程安全的，ArrayList比Vector快，但一般需要保证线程安全可使用CopyOnWriteArrayList.来代替Vector。
  

3、为什么数组索引从0开始，而不是从1开始？

• 在根据数组索引获取元素的时候，会用索引和寻址公式来计算内存所对应的元素数据，寻址公式：数组的首地址 + 索引*存储数据的类型大小。
• 如果数组的索引从1开始，寻址公式中，就需要增加一次减法操作，对于CPU来说就多了一次指令，性能不高。

4、ArrayList底层的实现原理

• ArrayList底层是用动态数组实现的
• ArrayList初始容量为0，当第一次添加数据的时候才会初始化容量为10
• ArrayList在进行扩容的时候是按原来的1.5倍，每次扩容都需要拷贝数组
• ArrayList在添加数据时
  1）确保数组已使用长度加1之后足够存下下一个数据
  2）计算数组的容量，如果当前数组已使用长度+ 1后大于当前的数组长度，则会调用扩容方法，扩大为原来的1.5倍
  3）确保新增的数据有地方存储之后，则将新元素添加到位于size的位置上。
  4）返回是否添加成功

ArrayList list = new ArrayList(10)中list扩容几次：

• 该语句只是声明和实例了一个ArrayList对象，指定了初始容量为10，未扩容

数组与ArrayList之间的转换：

• 可以使用Arrays.asList()来将数组转换成List，使用List中的toArray方法转成数组
• 使用Arrays.asList()来将数组转换成List后，如果改变原数组的数据，list的数组也会随之改变，因为asList的底层使用的是Arrays类中的一个内部类ArrayList来构造的集合，在这个集合的构造器中，把我们传入的这个集合进行了包装，最终指向的都是同一个内存地址。
• list用toArray转数组后，如果修改了list内容，数组不会影响，当调用了toArray以后，在底层是进行了数组的拷贝，跟原来的数组没关系了。
  

5、红黑树、散列表

• 红黑树：
  红黑树是一种自平衡的二叉搜索树（BST）；
  所有的红黑规则都是希望红黑树能够保证平衡；
  红黑树的时间复杂度：查找、添加、删除都是O(logn)

• 红黑树的性质：
  1）节点要么是红色、要么是黑色
  2）根节点是黑色
  3）叶子节点都是黑色的空节点
  4）红黑树中红色节点的子节点都是黑色
  5）从任一节点到叶子节点的所有路径都包含相同数目的黑色节点

• 散列表：
  散列表又称哈希表，是根据键直接访问在内存存储位置值的数据结构，是由数组演化而来的，利用了数组支持按照下标进行随机访问的特性。
  在散列表中，数组的每个下标位置我们可以称之为桶或槽，每个桶会对应一条链表，所有散列值相同的元素我们都放到相同槽位对应的链表中。

6、HashMap的底层原理

• HashMap底层使用hash表数据结构，即数组+链表+红黑树实现的。添加数据时，计算key的值确定元素在数组中的下标，key相同则替换，不同则存入链表或红黑树中。

7、HashMap的put方法具体流程

• 判断键值对数据table是否为空或null，否则执行resize()进行扩容（初始化）
• 根据键值key计算hash值得到数组索引
• 判断table[i] 是否等于null，如果元素为空，则直接新建节点添加
• 如果table[i]元素不为空，则分情况讨论：
  1）判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖value
  2）判断table[i]是否是红黑树，如果是红黑树，则直接在树中插入键值对
  3）遍历table[i]，链表的尾部插入数据，然后判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value。
• 插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超过了最大容量threshold（数组长度*0.75），如果超过，进行扩容。

8、HashMap的扩容机制

• 在添加元素或初始化的时候需要调用resize方法进行扩容，第一次添加数据初始化数组长度为16，以后每次扩容都是达到了扩容阈值（数组长度*0.75)
• 每次扩容时，都是扩容之前容量的2倍；
• 扩容之后，会新创建一个数组，需要把老数组中的数据挪动到新的数组中
  1）没有hash
• 冲突的节点，则直接计算新数组的索引位置（e.hash & (newCap - 1))
• 如果是红黑树，走红黑树的添加
• 如果是链表，则需要遍历链表，可能需要拆分链表，判断（e.hash & newCap）是否为0，该元素要么停留在原始位置，要么移动到原址位置+增加的数组大小这个位置上。

9、HashMap是怎么解决哈希冲突？

10、HashMap寻址算法

• 计算对象的hashCode值，再进行调用hash()方法进行二次哈希，hashcode值右移16位再异或运算，让哈希分布更均匀，最后(capacity - 1) & hash 得到索引。
• HashMap的数组长度为什么一定是2的次幂？
  1）计算索引时效率更高：如果是2的n次幂可以使用位与运算代替取模
  2）扩容时重新计算索引效率更高：hash & oldCap == 0 的元素留在原来位置，否则新位置= 旧位置 + oldCap

11、HashMap在1.7下的多线程死循环问题

• 在jdk1.7的HashMap中在数组进行扩容的时候，因为链表是头插法，在进行数据迁移的过程中，有可能导致死循环。
  如：有两个线程：
  线程一：读到当前的HashMap数据，数据中一个链表，在准备扩容时，线程二介入。
  线程二：也读取HashMap，直接进行扩容。因为是头插法，链表的顺序会进行颠倒过来，比如原来的顺序是AB，扩容后的顺序变成了BA，线程二执行结束。
  线程一：继续执行的时候就会出现死循环问题。
  线程一先将A移入新的链表，再将B插入到链头，由于另外一个线程的原因，B的next指向了A，所以B->A->B形成循环。当然，jdk8将扩容算法做了调整，不再将元素加入链表头（而是保持与扩容前一样的顺序），尾插法，就避免了jdk7中的死循环问题。

12、HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap、ConcurrentSkipListMap选择

• HashMap：没有锁机制，非线程安全，但效率比HashTable要高，允许key和value为null。不保证有序性，即遍历的顺序与put顺序不一定一致。
• Hashtable：内部方法都是synchronized（同步锁）修饰的，即线程安全；键值只要有一个是null，就出现空指针异常。
• HashMap提供对key的Set进行遍历，因此它是fail-fast的，但HashTable提供对key的Enumeration进行遍历，它不支持fail-fast。
• LinkedHashMap：LinkedHashMap保持有序性，遍历的顺序与put顺序一致。在]ava1.4中引入了LinkedHashMap，是HashMap的一个子类，假如你想要遍历顺序，你很容易从HashMap转向LinkedHashMap，但是Hashtable不是这样的，它的顺序是不可预知的。
• TreeMap：实现了SortedMap接口，保证了有序性，默认排序是根据key值进行排序，也可重写comparator方法根据key进行排序。
• ConcurrentSkipListMap：对于并发环境下的有序 Map 操作，ConcurrentSkipListMap 的性能优于 TreeMap。TreeMap 不是线程安全的，而 ConcurrentSkipListMap 提供了一种线程安全且高并发的有序 Map 实现。

总结：不要求保证有序性，使用HashMap，要求不改变put顺序使用LinkedHashMap，根据key排序使用TreeMap。需保证线程安全问题使用CocurrentHashMap。Hashtable是被认为一个遗留类，效率低，一般不使用。既要求线程安全，又要求有序可使用ConcurrentSkipListMap。

13、CocurrentHashMap底层原理

• jdk1.7底层采用分段的数组+链表实现。采用Segment分段锁，底层使用的是ReentrantLock。
• jdk1.8采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表+红黑树。采用CAS添加新节点，采用synchronized锁定链表或红黑二叉树的首节点，相对Segment分段锁粒度更细，性能更好。

14、CopyOnWriteArrayList

• 首先CopyOnWriteArrayList内部也是用数组来实现的，线程安全的并发集合，向CopyOnWriteArrayList添加元素时，会复制一个新的数组，写操作在新数组上进行，读操作在原数组上进行。并且，写操作会加锁，防止出现并发写入丢失数据的问题，写操作结束后会把原数组指向新数组，CopyOnWriteArrayList允许在写操作时来读取数据，大大提高了读的性能，因此适合读多写少的应用场景，但是CopyOnWriteArrayList会比较占内存，同时可能读到的数据不是实时更新的数据，所以不适合实时性要求很高的场景

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