1. Set集合概述
Set 注重独一无二的性质,该体系集合用于存储无序(存入和取出的顺序不一定相同)元素，值不能重复。对象的相等性本质是对象 hashCode 值（java 是依据对象的内存地址计算出的此序号）判断的，如果想要让两个不同的对象视为相等的，就必须覆盖 Object 的 hashCode 方法和 equals 方法。
| HashSet | TreeSet | LinkedHashSet | |
|---|---|---|---|
| 底层实现 | HashMap | 红黑树 | LinkedHashMap |
| 重复性 | 不允许重复 | 不允许重复 | 不允许重复 |
| 有/无序 | 无序 | 有序，支持两种排序方式，自然排序和定制排序，其中自然排序为默认的排序方式。 | 有序，以元素插入的顺序来维护集合的链接表 |
| 时间复杂度 | add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(1) | add()，remove()，contains()方法的时间复杂度是O(logn) | LinkedHashSet在迭代访问Set中的全部元素时，性能比HashSet好，但是插入时性能稍微逊色于HashSet，时间复杂度是 O(1)。 |
| 同步性 | 不同步，线程不安全 | 不同步，线程不安全 | 不同步，线程不安全 |
| null值 | 允许null值 | java.lang.NullPointerException 异常。因为TreeSet应用 compareTo() 方法于各个元素来比较他们，当比较null值时会抛出 NullPointerException异常。 | 允许null值 |
| 比较 | equals() | compareTo() | equals() |
1.1 HashSet （Hash 表）
HashSet 存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和 List 显然不
同） 而是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的hashcode 方法来获取的。
HashSet 首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较
equals 方法 如果 equls 结果为 true ，HashSet 就视为同一个元素。如果 equals 为 false 就不是同一个元素。
哈希值相同 equals 为 false 的元素是怎么存储呢,就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。
hashCode 值不相同的情况
hashCode 值相同，但 equals 不相同的情况
HashSet 通过 hashCode 值来确定元素在内存中的位置。一个 hashCode 位置上可以存放多个元素。
1.2 TreeSet （二叉树）
- TreeSet()是使用二叉树的原理对新add()的对象按照指定的顺序排序(升序、降序),每增加一个对象就要进行排序，将对象插入到二叉树指定的位置。
- Integer和String对象都可以进行默认的TreeSet排序，而自定义类的对象是不可以的，自定义的类必须实现Comparable接口，并且覆盖相应的compareTo()函数，才可以正常使用。
- 在覆写compareTo()函数时，要返回相应的值才能时TreeSet按照一定的规则来排序。
- 比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负数、零或正整数。
1.3 LinkHashSet （ HashSet+LinkedHashMap ）
对于LinkHashSet而言，它继承于HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。
LinkHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素、它继承于HashSet,其所有方法操作上又与HashSet相同，因此 LinkedHashSet 的实现上非常简单，只提供了四个构造方法，并通过传递一个标识参数，调用父类的构造器，底层构造一个 LinkedHashMap 来实现，在相关操作上与父类 HashSet 的操作相同，直接调用父类 HashSet 的方法即可。
2. Map集合概述
| HashMap | HashTable | |
|---|---|---|
| 底层实现 | 数组+链表 | 数组+链表 |
| 同步性 | 线程不同步 | 同步 |
| null值 | 允许 key 和 Vale 是 null，但是只允许一个 key 为 null,且这个元素存放在哈希表 0 角标位置 | 不允许key、value 是 null |
| hash | 使用hash(Object key)扰动函数对 key 的 hashCode 进行扰动后作为 hash 值 | 直接使用 key 的 hashCode() 返回值作为 hash 值 |
| 容量 | 容量为 2^4 且容量一定是 2^n | 默认容量是11,不一定是 2^n |
| 扩容 | 两倍，且哈希桶的下标使用 &运算代替了取模 | 2倍+1，取哈希桶下标是直接用模运算 |
2.1 HashMap （数组+ 链表+ 红黑树）
HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 HashMap 最多只允许一条记录的键为 null，允许多条记录的值为 null。HashMap 非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使HashMap 具有线程安全的能力，或者使用 ConcurrentHashMap。
2.1.1 HashMap结构 Java7实现
大方向上，HashMap 里面是一个数组，然后数组中每个元素是一个单向链表。上图中，每个绿色的实体是嵌套类 Entry 的实例，Entry 包含四个属性：key, value, hash 值和用于单向链表的 next。
- capacity：当前数组容量，始终保持 2^n，可以扩容，扩容后数组大小为当前的 2 倍。
- loadFactor：负载因子，默认为 0.75。
- threshold：扩容的阈值，等于 capacity * loadFactor
2.1.2 HashMap结构 Java8实现
Java8 对 HashMap 进行了一些修改，最大的不同就是利用了红黑树，所以其由 数组+链表+红黑树 组成。
根据 Java7 HashMap 的介绍，我们知道，查找的时候，根据 hash 值我们能够快速定位到数组的具体下标，但是之后的话，需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的，时间复杂度取决于链表的长度，为 O(n)。为了降低这部分的开销，在 Java8 中，当链表中的元素超过了 8 个以后，会将链表转换为红黑树，在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。
2.2 ConcurrentHashMap
2.2.1 Segment段
ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的，但是因为它支持并发操作，所以要复杂一些。整个 ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成，Segment 代表”部分“或”一段“的意思，所以很多地方都会将其描述为分段锁。注意，行文中，我很多地方用了“槽”来代表一个segment。
2.2.2 线程安全（Segment 继承 ReentrantLock 加锁）
简单理解就是，ConcurrentHashMap 是一个 Segment 数组，Segment 通过继承ReentrantLock 来进行加锁，所以每次需要加锁的操作锁住的是一个 segment，这样只要保证每个 Segment 是线程安全的，也就实现了全局的线程安全。
并行度（默认 16 ）
concurrencyLevel：并行级别、并发数、Segment 数，怎么翻译不重要，理解它。默认是 16，也就是说 ConcurrentHashMap 有 16 个 Segments，所以理论上，这个时候，最多可以同时支持 16 个线程并发写，只要它们的操作分别分布在不同的 Segment 上。这个值可以在初始化的时候设置为其他值，但是一旦初始化以后，它是不可以扩容的。再具体到每个 Segment 内部，其实每个 Segment 很像之前介绍的 HashMap，不过它要保证线程安全，所以处理起来要麻烦些。
2.2.3 ConcurrentHashMap Java8实现(引入了红黑树)
2.3 HashTable （线程安全）
Hashtable 是遗留类，很多映射的常用功能与 HashMap 类似，不同的是它承自 Dictionary 类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写 Hashtable，并发性不如 ConcurrentHashMap，因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。Hashtable 不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换，需要线程安全的场合可以用 ConcurrentHashMap 替换。
2.4 TreeMap （可排序）
TreeMap 实现 SortedMap 接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用 Iterator 遍历 TreeMap 时，得到的记录是排过序的。
如果使用排序的映射，建议使用 TreeMap。
在使用 TreeMap 时，key 必须实现 Comparable 接口或者在构造 TreeMap 传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出 java.lang.ClassCastException 类型的异常。
2.5 LinkHashMap （记录插入顺序）
LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用 Iterator 遍历LinkedHashMap 时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。
3. Iterator接口
Iterator接口，这是一个用于遍历集合中元素的接口，主要包含hashNext(),next(),remove()三种方法。它的一个子接口LinkedIterator在它的基础上又添加了三种方法，分别是add(),previous(),hasPrevious()。也就是说如果是实现Iterator接口，那么在遍历集合中元素的时候，只能往后遍历，被遍历后的元素不会在遍历到，通常无序集合实现的都是这个接口，比如HashSet，HashMap；而那些元素有序的集合，实现的一般都是LinkedIterator接口，实现这个接口的集合可以双向遍历，既可以通过next()访问下一个元素，又可以通过previous()访问前一个元素，比如ArrayList。
4. 问题
4.1 HashMap 的长度为什么是2的幂次方？
为了能让 HashMap 存取高效，尽量减少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。
4.2 HashMap 和 LinkedHashMap 的区别
- LinkedHashMap 拥有与 HashMap 相同的底层哈希表结构，即数组 + 单链表 + 红黑树，也拥有相同的扩容机制。
- LinkedHashMap 相比 HashMap 的拉链式存储结构，内部额外通过 Entry 维护了一个双向链表。
- HashMap 元素的遍历顺序不一定与元素的插入顺序相同，而 LinkedHashMap 则通过遍历双向链表来获取元素，所以遍历顺序在一定条件下等于插入顺序。
- LinkedHashMap 可以通过构造参数 accessOrder 来指定双向链表是否在元素被访问后改变其在双向链表中的位置。
4.2 HashMap & TreeMap 的区别
HashMap实现了Map接口，不保障元素顺序。
TreeMap实现了SortedMap接口，是一个有序的Map。内部采用红黑树实现，红黑树是一种维护有序数据的高效数据结构
4.3 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）：
- 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；
- 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。