集合List、Set、Map详解

List、Set、Map是否继承自Collection接口？

List、Set是map不是，List是线性结构的容器，底层使用数组实现，使用于按数值索引访问元素的情形；Set存储零散的元素且不允许有重复的元素（类似数学中的集合）；Map存储的是key-value键值对。

阐述ArrayList、Vector、LinkedList的存储性能和特性？

共同点：ArrayList、LinkedList、Vector都是List接口的实现类，存储的数据都是有序的、可重复的。

区别：

ArrayList:作为List的主要实现类；底层使用数组；效率高；线程不安全的；

为什么ArrayList线程不安全？

ArrayList在增加元素时进行两步操作，1、判断size是否能放下add的元素；2、向底层数组中添加元素；因此多个线程同时向List中添加元素会出现  数组越界的异常；或者A线程add的值覆盖了B线程add的值；

线程不安全的解决方法？

工具类Collections中定义 了 synchronizedList(List list)方法，将此ArrayList转化为线程安全的；以读为主的场景中使  CopyOnWriteArrayList解决线程安全问题；CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候，不直接往当前容器添加，而是先将当前容器进行Copy，复制出一个新的容器，然后新的容器里添加元素，添加完元素之后，再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁，因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。

CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，假如我们有一个搜索网站，用户在这个网站的搜索框中，输入关键字搜索内容，但是某些关键字不允许被搜索。这些不能被搜索的关键字会被放在一个黑名单当中，黑名单每天晚上更新一次。当用户搜索时，会检查当前关键字在不在黑名单当中，如果在，则提示不能搜索。CopyOnWrite(CopyOnWriteList、CopyOnWriteMap)容器有很多优点，但是同时也存在两个问题，即内存占用问题(add数据需要重新复制一份) 和 数据一致性问题(在add过程中读取的数据是旧数据)。所以在开发的时候需要注意一下。

LinkedList:

底层使用双向链表；对于频繁的插入、删除操作，我们建议使用此类，因为效率高；

Vector:

List的古老实现类；底层使用数组实现；线程安全的，效率低；

ArrayList的底层创建方式：

ArrayList 使用空参构造器创建对象时： jdk7.0版本，底层默认创建10个元素的数组；jdk8.0底层默认创建空数组（当向集合添加元素时将空数组改为10个元素的数组；添加的元素一旦超出了底层数组的长度，就需要扩容，默认扩容为原来的1.5倍，同时，需要将原有数组中的元素复制到新的数组中(赋值方法：Arrays.copyof)。所以为了避免底层频繁的扩容，在已知元素数量的情况下，使用有参构造器创建ArrayList对象，指定其初始化长度；

HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable异同？

HashMap:Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储null的key和value（存储结构：jdk7.0 数组+链表； jdk8.0 数组+链表+红黑树；解决HashMap线程不安全：CopyOnWriteMap、ConcurrentHashmap

ConcurrentHashmap：底层使用HashMap + Segment （段、部分、分割）实现，默认16个Segment，HashMap的总容量平均分配到每个Segment，插入数据时，首先获取对每个Segment的操作权限；如果没有共享资源，会造成性能浪费；

LinkedHashMap:HashMap的子类，可以按照添加的顺序遍历。对于频繁的遍历效率较高。（在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序）

TreeMap:可以按照key指定的属性进行排序。底层实现：红黑树

Hashtable:Map的古老实现类；线程安全的，效率低；不可以存储null的key和value

Properties:Hashtable的子类，常常用来处理属性文件。其key和value都是String型

HashMap的实现原理？

HashMap map = new HashMap();/底层创建了长度为16的Entry数组，加载因子是0.75，向HashMap中添加元素，需要首先计算 添加元素 的key的哈希值 (根据key所在类的hashCode()计算得到) ，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i. 如果位置i上没元素，则直接添加成功。如果位置i上已经存在元素(或还有以链表存在的entry3，entry4),则需要通过循环的方法，依次比较 添加元素 的key和其他entry的key是否equals.如果返回值为true.则使用 添加元素 的value去替换equals为true的entry的value.如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false,则 添加元素 仍可添加成功。添加元素 指向原来的entry元素。如果添加元素的长度 >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR (默认值为12)且新要添加的数组位置不为null的情况下，就进行扩容。默认扩容为原长度的2倍，将原来的数据复制到新的数组中。