Java集合框架

集合框架是什么？

集合框架是Java编程语言提供的一组接口和类，用于存储和操作对象的集合。它提供了一种方便且高效的方式来处理数据集合，包括列表、集合、队列、映射等。

集合框架的核心接口包括List、Set、Queue和Map，每个接口都有不同的实现类，以满足不同的需求。例如，List接口的常见实现类有ArrayList和LinkedList，Set接口的常见实现类有HashSet和TreeSet，Queue接口的常见实现类有LinkedList和PriorityQueue，而Map接口的常见实现类有HashMap和TreeMap。

使用集合框架可以轻松地对数据进行添加、删除、查找和排序等操作，同时还提供了迭代器和算法等功能。这些功能使得开发人员能够更加灵活和高效地处理数据集合，提高了代码的可读性和可维护性。

Collection（单列）接口

Collection是Java集合框架的根接口之一，Collection一次存一个元素，是单列集合；
Collection集合主要有List和Set两大接口：

• List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。
• Set：无序(存入和取出顺序有可能不一致)，不可以存储重复元素。必须保证元素唯一性。

List集合

List的主要实现：ArrayList， LinkedList， Vector。

• ArrayList
  ArrayList是一个动态数组，也是我们最常用的集合，
  它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null，每一个ArrayList都有一个初始容量（10），该容量代表了数组的大小。
  随着容器中的元素不断增加，容器的大小也会随着增加，在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查，当快溢出时，就会进行扩容操作。
  所以如果我们明确所插入元素的多少，最好指定一个初始容量值，避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。
  ArrayList擅长于随机访问，同时ArrayList是非同步的。
• Vector
  与ArrayList相似，但是Vector是同步的
• LinkedList
  LinkedList是采用双向循环链表实现，LinkedList是List接口的另一个实现，除了可以根据索引访问集合元素外，LinkedList还实现了Deque接口，可以当作双端队列来使用，也就是说，既可以当作“栈”使用，又可以当作队列使用。

Set集合

Set集合元素无序(存入和取出的顺序不一定一致)，并且没有重复对象。
Set的主要实现类：HashSet， TreeSet、LinkedHashSet。

• HashSet
  HashSet底层数据结构采用HashMap（哈希表）实现，元素无序且唯一，线程不安全，效率高，可以存储null元素，元素的唯一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode()和equals()方法来保证的，如果没有重写这两个方法，则无法保证元素的唯一性。
• LinkedHashSet
  底层数据结构采用LinkedHashMap（链表和哈希表）共同实现，链表保证了元素的顺序与存储顺序一致，哈希表保证了元素的唯一性。
• TreeSet
  底层数据结构采用二叉树（红黑树）来实现，元素唯一且已经排好序,唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法，二叉树结构保证了元素的有序性。
  排序分两种：自然排序（存储元素实现Comparable接口）和定制排序（创建TreeSet时，传递一个自己实现的Comparator对象）

HashSet如何检查重复

当你把对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的hashcode值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashcode值的对象，这时会调用equals()方法来检查hashcode相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让加入操作成功。

Map（双列）接口

Map 是一种键-值对（key-value）集合，Map 集合中的每一个元素都包含一个键对象和一个值对象。其中，键对象不允许重复，而值对象可以重复，并且值对象还可以是 Map 类型的，就像数组中的元素还可以是数组一样。
Map 的常用实现类：HashMap、TreeMap、HashTable、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap

• HashMap
  Map接口基于数组+链表+红黑树的实现，
  它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，特点是访问速度快，遍历顺序不确定，线程不安全，最多允许一个key为null，允许多个value为null。
  可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap类。
  扩容：两倍，且哈希桶的下标使用 &运算代替了取模

• Hashtable
  Hashtable和HashMap从存储结构和实现来讲有很多相似之处，不同的是它承自Dictionary类，而且是线程安全的，另外Hashtable不允许key和value为null，并发性不如ConcurrentHashMap。
  它是遗留类，不应该去使用它。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， ConcurrentHashMap 引入了分段锁。
  扩容：2倍+1，取哈希桶下标是直接用模运算

• LinkedHashMap
  LinkedHashMap继承了HashMap，是Map接口的哈希表和链接列表实现，它维护着一个双重链接列表，此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。

• TreeMap
  TreeMap实现SortMap接口，底层红黑树，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（自然顺序），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。

HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同

• 存储结构
  JDK 1.7数组 + 链表 ，JDK 1.8数组 + 链表+红黑树
• 存放数据的规则
  • 1.7：无冲突时，存放数组；冲突时，存放链表
  • 1.8：无冲突时，存放数组；冲突 & 链表长度 < 8：存放单链表；冲突 & 链表长度 > 8：树化并存放红黑树
• 插入数据方式
  • 1.7：头插法（先讲原位置的数据移到后1位，再插入数据到该位置）
  • 1.8：尾插法（直接插入到链表尾部/红黑树）