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Java入门高频考查基础知识6-深入挖掘Java集合框架的奇幻世界（45题3.6万字参考答案）

在Java编程语言中，集合（Collection）指的是存储一组对象的容器。Java提供了一套丰富的集合框架，以及包含在Java标准库中的集合类。这些集合类提供了各种功能和操作，可以方便地对一组对象进行管理和操作。

一、集合框架

二、集合的特点

三、集合与数组的区别

四、集合框架的优点

五、常用的集合类

六、List、Set 和 Map 三者的区别

七、Arraylist底层数据结构

八、Vector底层数据结构

九、LinkedList底层数据结构

十、HashSet底层数据结构

十一、LinkedHashSet底层数据结构

十二、TreeSet底层数据结构

十三、HashMap底层数据结构

十四、LinkedHashMap底层数据结构

十五、HashTable底层数据结构

十六、线程安全的集合类

十七、确保集合不被修改

十八、Iterator有什么特点？如何使用

十九、边遍历边移除Collection 中的元素

二十、Iterator 和 Listlterator 的区别

二十一、遍历List有几种方式

二十二、for循环遍历List原理

二十三、增强型 for 循环遍历List原理

二十四、Iterator遍历List原理

二十五、ListIterator遍历List原理

二十六、ArrayList优缺点

二十七、数组与List转换

二十八、ArrayList 和 LinkedList区别

二十九、ArrayList 和Vector 区别

三十、ArrayList、LinkedList、Vector插入数据哪个快

三十一、多线程场景下如何使用ArrayList

三十二、ArrayList的 elementData加上 transient修饰

三十三、List 和 Set 的区别

三十四、HashSet的实现原理

三十五、HashSet如何检查重复元素

三十六、HashSet是如何保证数据不可重复

三十七、hashCode()与equals()

三十八、HashSet与 HashMap的区别

三十九、Hash算法

四十、链表

四十一、HashMap的实现原理

四十二、HashMap 在jdk1.7和jdk1.8的不同

四十三、红黑树

四十四、HashMap的 put方法的具体流程

四十五、HashMap扩容

一、集合框架

Java集合框架是Java编程语言中用于存储、操作和处理数据集合的一组类和接口的集合。它提供了一种灵活、高效的方式来组织和操作数据，适用于各种开发场景。Java集合框架位于java.util包中，核心的接口和类包括：

Collection接口：是所有集合类的根接口，定义了集合类的基本行为，如添加、删除、迭代等操作。它衍生出List、Set和Queue等子接口。

List接口：表示有序的集合，允许重复元素。常见的实现类包括ArrayList、LinkedList和Vector。

Set接口：表示不允许重复元素的集合。常见的实现类包括HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。

Map接口：表示键值对的集合。常见的实现类包括HashMap、TreeMap和LinkedHashMap。

Java集合框架支持泛型，因此能够安全、方便地存储各种类型的对象。它还提供了丰富的算法和工具类，用于对集合进行常见的操作，如排序、搜索和转换等。此外，Java集合框架还在Java 8中引入了Stream API，使得对集合进行函数式操作变得更加简单和灵活。

总的来说，Java集合框架为开发人员提供了丰富的工具和接口，可以满足各种数据处理需求，是Java编程中不可或缺的一部分。

二、集合的特点

Java集合框架具有以下特点：

统一的接口和类：Java集合框架定义了一组一致的接口和类，使得不同类型的集合可以使用相同的方式进行操作和管理。这种统一性使得代码更具可读性和可维护性。

动态可变大小：Java集合框架中的集合可以根据需要自动扩展或缩小大小，无需手动管理容量。这使得集合能够适应不同数据量的存储需求。

泛型支持：Java集合框架支持泛型，可以在集合中存储指定类型的对象，并在编译时进行类型安全检查。这有助于避免运行时出现类型错误。

多样化的集合类型：Java集合框架提供了多种类型的集合，包括List、Set、Map等，以满足不同的需求。每种类型都具有不同的特征和适用场景，开发者可以根据具体需求选择合适的集合类型。

简化的操作和算法：Java集合框架提供了丰富的操作和算法，如遍历、排序、搜索等，以方便地对集合进行常见操作。这些操作和算法被封装在集合类中，可以直接调用，避免了手动实现复杂的操作。

高性能和效率：Java集合框架经过优化，提供了高性能和高效的数据存储和检索能力。例如，ArrayList在随机访问时效率较高，而LinkedList在插入和删除时更快。

线程安全性：Java集合框架中的某些实现类，如Vector和Hashtable，具有线程安全的特性。此外，还可以通过使用Java.util.concurrent包下的并发集合类来实现线程安全的集合操作。

总的来说，Java集合框架提供了一套功能丰富、方便使用的工具和接口，使得数据的存储、操作和处理变得更加简单和高效。

三、集合与数组的区别

Java集合与数组在以下几个方面有区别：

动态性：数组在创建时需要指定固定的大小，之后无法改变。而集合框架中的集合类具有动态可变大小的特性，可以根据需要自动扩展或缩小大小。

类型灵活性：数组可以保存同一类型的元素，如int、String等，但类型必须相同。而集合框架支持泛型，可以存储不同类型的对象，提供了更大的灵活性。

功能和操作：集合框架提供了丰富的操作和算法，如添加、删除、搜索、排序等，更方便地对集合进行操作。而数组的操作相对简单且有限，需要手动实现一些功能，如迭代、扩展等。

扩展性：集合框架提供了多种类型的集合，如List、Set、Map等，每种类型都有不同的特性和适用场景，能够满足不同的需求。而数组的功能相对有限，只能保存一维或多维的元素。

容量管理：数组在创建时需要指定固定的容量，并且无法自动扩展。而集合框架中的集合类可以根据需要动态调整容量，无需手动管理。

集合类的封装和功能扩展：集合框架中的集合类具有更高层次的封装和抽象，隐藏了底层数据结构和算法的细节，提供了更多的功能和操作。而数组需要手动实现相关的功能和算法。

总的来说，集合框架相比数组具有更多的功能、更大的灵活性和更高的扩展性，适用于各种复杂的数据存储和操作需求。而数组更适合简单的、固定大小的元素存储和操作。在实际开发中，根据具体需求选择使用数组还是集合框架来存储和操作数据。

四、集合框架的优点

使用Java集合框架有以下优点：

功能丰富：Java集合框架提供了多种类型的集合类，如List、Set、Map等，每种类型都有不同的特性和适用场景。它还包含了丰富的操作和算法，如排序、搜索、迭代等，大大简化了开发过程。

高度可扩展：Java集合框架支持泛型，可以存储不同类型的对象，且具有动态可变大小的特性，可以根据需要自动扩展或缩小大小。这使得集合框架非常适合处理各种复杂的数据结构和需求。

类型安全性：使用Java集合框架能够在编译时进行类型检查，确保存储和访问的是正确的数据类型，减少运行时错误的可能性。

线程安全性：Java集合框架中的某些实现类，如Vector和Hashtable，具有线程安全的特性。此外，还可以使用java.util.concurrent包下的并发集合类，实现线程安全的集合操作。

效率和性能：Java集合框架经过优化，提供高效的数据存储和检索能力。例如，ArrayList在随机访问时效率较高，而LinkedList在插入和删除时更快。

代码简洁性和可读性：Java集合框架的接口和类具有统一的命名和使用方式，使得代码更加简洁和易读。开发人员无需手动实现基本的数据结构和操作，只需调用集合框架提供的方法即可。

广泛支持和社区支持：Java集合框架是Java标准库中的一部分，被广泛使用，有许多开源库和工具都依赖于集合框架。这也意味着在使用集合框架时可以获得社区的支持和各种优秀的第三方库。

总的来说，Java集合框架提供了功能丰富、高效、类型安全和可扩展的数据结构和操作，极大地简化了开发过程，提高了代码的可读性和可维护性，是Java开发中不可或缺的重要组成部分。

五、常用的集合类

Java集合框架提供了丰富的集合类，以下是常用的一些集合类：

ArrayList：基于数组实现的动态数组，可以存储任意类型的对象，支持快速随机访问。

LinkedList：基于链表实现的双向链表，可以高效地进行插入和删除操作，但访问速度较慢。

HashSet：基于哈希表实现的集合，不允许重复元素，并且无序。

TreeSet：基于红黑树实现的有序集合，元素按照自然顺序或自定义比较器进行排序。

HashMap：基于哈希表实现的键值对集合，使用键来进行快速查找和存储。

TreeMap：基于红黑树实现的有序键值对集合，键按照自然顺序或自定义比较器进行排序。

LinkedHashMap：基于哈希表和双向链表实现的有序键值对集合，保持插入顺序或访问顺序。

HashSet和HashMap的并发安全版本有LinkedHashSet和ConcurrentHashMap。

Stack：基于数组或向量实现的栈，遵循后进先出（LIFO）原则。

Queue：队列的接口，常用实现类有LinkedList实现的Queue和PriorityQueue。

PriorityQueue：基于堆实现的优先级队列，按照元素的优先级进行排序。

Hashtable：废弃的哈希表实现的键值对集合，与HashMap类似但是线程安全。

上述是一些常见的Java集合类，每种类别都有特定的用途和适用场景。开发者可以根据实际需求选择合适的集合类来存储和操作数据。

六、List、Set 和 Map 三者的区别

LIst：
List 是一个有序集合，可以包含重复元素。它继承自 Collection 接口，允许根据索引位置访问元素，提供了一系列与位置相关的操作方法，如添加、删除、获取指定位置的元素等。
常见的 List 实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector 等。

Set：
Set 是一个不允许包含重复元素的集合，不保证元素的顺序。它继承自 Collection 接口，主要用于存储不重复的对象。
常见的 Set 实现类有 HashSet、LinkedHashSet（保持插入顺序）和 TreeSet（有序集合）等。

Map：
Map 是一种键值对的集合，每个键对应一个值，键不允许重复，但值可以重复。Map 不继承自 Collection 接口。它提供了根据键来查找值的功能。
常见的 Map 实现类有 HashMap、LinkedHashMap（保持插入顺序）和 TreeMap（按照键的自然顺序或自定义比较器排序）等。

总的来说，List 是有序集合，可以包含重复元素；Set 是不允许包含重复元素的集合，不保证顺序；Map 是键值对的集合，键不允许重复，值可以重复。在实际开发中，根据数据存储和操作的需求，可以选择合适的集合类型来实现相应的功能。

七、Arraylist底层数据结构

ArrayList 的底层数据结构是数组，具体来说是一个 Object 类型的数组。在 ArrayList 内部，它通过数组来存储元素，数组的长度是可变的。空具有以下特点：

动态增长：ArrayList 的大小是动态增长的，当添加元素超出当前容量时，其容量会自动增加。这使得它适用于需要动态管理数据集的情况。

随机访问效率高：由于 ArrayList 基于数组实现，所以支持按索引进行快速随机访问。对于获取元素和修改元素来说，ArrayList 的性能非常高，时间复杂度为 O(1)。

非线程安全：ArrayList 不是线程安全的，如果多个线程同时访问同一个 ArrayList 实例并且其中至少有一个线程会修改列表的结构（增加或删除元素），那么必须在外部进行同步。

可以存储重复元素和 null：ArrayList 中允许存储重复的元素，也允许存储 null 值。

插入和删除效率较低：由于 ArrayList 是基于数组实现的，当需要在中间或起始位置插入或删除元素时，需要对元素进行位移操作，因此插入和删除操作的效率较低，时间复杂度为 O(n)。

当我们向 ArrayList 中添加元素时，它会将元素存储在数组中，并根据需要自动扩展数组的大小。默认情况下，ArrayList 会初始化一个大小为 10 的数组，当元素数量超过当前数组大小时，它会创建一个新的更大的数组，并将所有元素从旧数组复制到新数组中。这个过程被称为扩容。

ArrayList底层使用一个Object数组来存储元素，数组的大小可以动态调整。当需要添加

需要注意的是，由于 ArrayList 的底层是数组，它在插入或删除元素时会导致一些元素的移动，时间复杂度为O(n)，其中n为数组的大小，这可能会带来性能开销。因此，在需要频繁执行插入或删除操作的情况下，可能选择其他数据结构，如 LinkedList。LinkedList 是基于链表实现的，插入和删除操作的性能更高，但随机访问的性能较差。

ArrayList 的底层数据结构是一个可变大小的数组，它在处理随机访问元素时效率较高，但在插入和删除操作时可能会有性能开销。

八、Vector底层数据结构

Vector的底层数据结构是动态数组。与ArrayList类似，Vector也实现了动态数组的功能，但其实现方式略有不同。它具有以下特点：

线程安全性：Vector 是线程安全的，这意味着它的方法都是同步的，多个线程可以安全地同时访问一个 Vector 实例。这种线程安全性是通过在每个方法上使用 synchronized 关键字来实现的。

动态增长：与数组不同，Vector 的容量是动态增长的。当向 Vector 中添加元素时，如果其容量不足，它的容量会自动增加，这样就不需要手动管理容量。

遗留类：由于其线程安全性和动态增长的特性，Vector 在早期的 Java 版本中被广泛使用。然而，随着 Java 集合框架的引入，通常推荐使用更现代的集合实现，如 ArrayList 或 LinkedList。

性能：由于 Vector 的方法都是同步的，它的性能通常比 ArrayList 要差。在单线程环境中，推荐使用 ArrayList 而不是 Vector。

Vector底层使用一个Object数组来存储元素，数组的大小也可以动态调整。当需要添加元素时，Vector会自动扩展数组的大小，并在数组中添加新元素。当需要删除元素时，Vector会自动缩小数组的大小。

与ArrayList相比，Vector提供了更多的同步机制，可以在多线程环境下安全地使用。当多个线程同时访问Vector时，Vector会自动进行同步处理，以保护数据的一致性。

由于Vector底层使用动态数组，因此它的插入、删除等操作的时间复杂度也为O(n)，其中n为数组的大小。但是，由于其支持动态调整大小，因此在添加和删除元素时，Vector的性能通常优于静态数组。

九、LinkedList底层数据结构

LinkedList的底层数据结构是双向链表。它具有以下特点：

动态性：LinkedList 是一种动态数据结构，它能够根据需要动态地增加或删除元素。与静态数据结构相比，如数组，LinkedList 不需要提前指定容量大小，可以根据实际需求进行扩展或收缩。

链式结构：LinkedList 使用链式结构来存储和组织元素。每个节点包含了存储的元素和指向下一个节点的引用。由于每个节点都包含了指向下一个节点的引用，LinkedList 支持高效的插入和删除操作。

插入和删除操作效率高：相较于 ArrayList，LinkedList 在插入和删除元素时更高效。因为 LinkedList 的插入和删除操作只需要修改相邻节点的引用即可完成，而不需要像数组一样移动元素。当需要频繁地执行插入和删除操作时，LinkedList 是一个更好的选择。

随机访问效率较低：由于 LinkedList 是通过节点间的引用链接进行存储的，所以要访问列表中的任意位置元素时，需要从头节点开始遍历直到目标位置。因此，LinkedList 的随机访问效率较低，时间复杂度为 O(n)，其中 n 是要访问的元素的索引。

占用额外内存：LinkedList 在存储每个元素时需要为其分配一个节点对象，并且还需要维护节点间的引用关系，因此相对于基于数组的数据结构来说，LinkedList 会占用更多的内存空间。

双向链表是一种链式数据结构，每个节点包含数据域和两个指针域。一个指针指向下一个节点，另一个指针指向前一个节点。通过这两个指针，可以方便地在链表中任意位置插入或删除节点。

LinkedList实现了Deque接口，支持在链表头部和尾部进行插入和删除操作，因此在需要频繁进行头部和尾部操作的情况下，LinkedList的性能通常优于单向链表。

此外，LinkedList还提供了其他的操作，如添加元素、删除元素、获取元素等，这些操作的时间复杂度均为O(1)。

LinkedList底层数据结构是双向链表，支持在链表头部和尾部进行插入和删除操作，并提供其他相关操作。

十、HashSet底层数据结构

HashSet的底层数据结构是哈希表。它具有以下特点：

唯一性：HashSet 不允许存储重复的元素。当尝试将重复元素添加到 HashSet 中时，添加操作将被忽略。

无序性：HashSet 不保留元素的插入顺序或排序顺序。当你迭代 HashSet 中的元素时，元素的顺序是不确定的，因为它是根据元素的哈希值存储在内部哈希表中的。

高效性：HashSet 的查找、插入和删除操作的时间复杂度是固定的 O(1)。它是通过哈希表实现的，使用哈希算法将元素散列到桶中，从而实现快速的元素查找和插入操作。

不允许存储空值：HashSet 不允许存储 null 值。你可以存储其他类型的 null 引用，但只能有一个 null 元素。

哈希表是一种通过哈希函数将键映射到桶中的数据结构，它使用哈希算法将键转换为数组的索引。在HashSet中，每个元素都存储在一个哈希表中，以便能够快速地进行添加、删除和查找操作。

哈希表主要由数组和链表组成。数组是哈希表的基本存储结构，每个数组元素可以存储一个链表的头节点。当发生哈希冲突时，即两个不同的键被映射到同一个索引上时，哈希表会在该索引处创建一个链表，并将冲突的元素添加到链表中。

在Java中，HashSet底层使用HashMap实现，HashMap的键即为HashSet中的元素，而值则为一个默认的静态的Object对象常量(PRESENT)。由于HashSet不允许存储重复元素，因此在添加元素时，HashSet会通过哈希函数计算元素的哈希码，并使用该哈希码在哈希表中查找元素是否存在。如果存在则不进行添加，否则将元素添加到链表的头部。在删除元素时，HashSet同样会根据元素的哈希码在哈希表中查找元素，并将找到的元素从链表中删除。

HashSet底层数据结构是哈希表，它使用哈希算法将键映射到数组的索引上，并在发生哈希冲突时使用链表解决冲突。这种数据结构能够快速地进行添加、删除和查找操作。

十一、LinkedHashSet底层数据结构

LinkedHashSet底层数据结构是哈希表和双向链表。它具有以下特点：

有序性：LinkedHashSet 保持插入顺序，因此元素被迭代的顺序与它们被插入的顺序相同。这是通过维护一个双向链表实现的，链表中的每个节点都保存了前一个节点和后一个节点的引用。

唯一性：LinkedHashSet 和 HashSet 一样，不允许存储重复的元素。当尝试将重复元素添加到 LinkedHashSet 中时，添加操作将被忽略。

高效性：LinkedHashSet 的查找、插入和删除操作的时间复杂度是固定的 O(1)。它是利用哈希表和双向链表相结合的数据结构实现的，哈希表用于实现快速的哈希查找和插入操作，而双向链表用于保持元素的顺序。

继承性：LinkedHashSet 继承自 HashSet，因此它拥有 HashSet 具备的所有特性，比如快速的元素查找和删除，以及通过哈希算法来确定元素的存储位置等。

哈希表用于快速查找元素，而双向链表则用于维护元素的插入顺序。

当向LinkedHashSet中添加元素时，首先会通过哈希函数计算元素的哈希码，并使用该哈希码在哈希表中查找元素是否存在。如果存在则不进行添加，否则将元素添加到双向链表的头部。在删除元素时，同样会根据元素的哈希码在哈希表中查找元素，并将找到的元素从双向链表中删除。

由于LinkedHashSet维护了元素的插入顺序，因此可以通过遍历链表来按照插入顺序访问元素。此外，由于哈希表的存在，LinkedHashSet的插入、删除和查找操作的时间复杂度均为O(1)。

总的来说，LinkedHashSet底层数据结构是哈希表和双向链表的结合，它结合了哈希表的快速查找和双向链表的插入顺序维护功能。

十二、TreeSet底层数据结构

TreeSet 的底层数据结构是基于红黑树（Red-Black Tree）实现的。红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，它具有以下特性：

每个节点都有一个颜色，红色或黑色。

根节点是黑色的。

所有叶子节点（NIL 节点）都是黑色的。

如果一个节点是红色的，那么它的两个子节点都是黑色的。

对于每个节点，从该节点到其子孙节点的所有简单路径上，包含相同数目的黑色节点。

通过使用红黑树作为底层数据结构，TreeSet 可以实现有序的插入、删除和查找操作。红黑树的自平衡性质使得树的高度始终保持在 O(log N) 的范围内，因此这些操作的时间复杂度也是 O(log N)。

当我们将元素添加到 TreeSet 中时，它会根据元素的自然顺序或者提供的 Comparator 接口来进行排序，并将元素插入到红黑树的正确位置上。

需要注意的是，由于 TreeSet 是基于红黑树实现的，所以元素需要是可比较的或者提供自定义的比较器，以便确定元素的顺序。TreeSet 的底层数据结构是红黑树，这使得它能够提供高效的有序插入、删除和查找操作。

十三、HashMap底层数据结构

HashMap 的底层数据结构是哈希表（Hash Table）。它具有以下特点：

高效的存储和检索：HashMap 使用哈希表作为底层数据结构，通过键的哈希值来确定存储和检索的位置，因此在大多数情况下，插入、删除和获取元素的时间复杂度接近于 O(1)。

支持存储 null 值和 null 键：HashMap 允许存储 null 值作为键和值。通过判断键是否为 null 来确定桶的位置，并将 null 值存储在特殊的桶中。

不保证元素的顺序：HashMap 不保证元素的存储顺序，当对 HashMap 进行遍历时，所得到的元素顺序往往是不确定的。如果需要有序的遍历，可以考虑使用 LinkedHashMap。

非线程安全：HashMap 是非线程安全的，如果在多个线程中同时访问和修改 HashMap 实例，可能会导致数据不一致或出现其他问题。如果需要在多线程环境中使用，可以考虑使用 ConcurrentHashMap。

动态扩容：当 HashMap 中的元素数量超过负载因子（默认为 0.75）与当前容量的乘积时，HashMap 会自动进行扩容，将容量增加一倍，并重新计算元素的位置，以保持较低的哈希冲突率。

哈希表是一种根据键（Key）直接访问值（Value）的数据结构，它通过哈希函数将键映射到一个索引位置上，然后将值存储在该索引位置上。HashMap 内部使用数组来实现哈希表，数组的每个元素都是链表或红黑树的头节点，每个节点都包含一个键值对。

当需要添加或获取一个键值对时，HashMap 首先根据键的哈希值计算出数组索引位置，然后在该位置上进行操作。若索引位置上没有元素，则直接添加键值对；若有元素，则遍历链表或红黑树进行查找、更新或插入操作。为了提高性能，当链表上的节点数量过多（默认阈值为 8），链表会自动转换为红黑树结构，以提高查找效率。

哈希表的优势在于，通过哈希函数，可以快速定位和访问元素，使得插入、删除和查找键值对的时间复杂度近似为 O(1)。然而，如果哈希函数设计不当，或者哈希冲突发生较多，会导致链表过长，影响操作效率和性能。为了减少冲突，HashMap 会在数组长度达到一定阈值（默认为 0.75）时进行扩容操作，扩大数组的容量，重新计算元素的位置，以降低冲突的概率。

HashMap 底层使用哈希表实现，通过哈希函数将键映射到数组的索引位置上，然后使用链表或红黑树处理哈希冲突。哈希表的特点是高效的插入、删除和查找操作，但哈希冲突会影响性能。

十四、LinkedHashMap底层数据结构

LinkedHashMap 是 Java 中的一种特殊 Map 实现，它基于哈希表与双向链表组合而成。

LinkedHashMap 的底层数据结构由一个哈希表和一个双向链表组成。哈希表用于快速定位元素，而双向链表用于维护元素的插入顺序或者访问顺序，这取决于创建 LinkedHashMap 时使用的构造函数。它具有以下特点：

保持插入顺序或访问顺序：LinkedHashMap 可以通过构造函数指定保持插入顺序或按照访问顺序进行遍历。在保持插入顺序的情况下，遍历 LinkedHashMap 时将按照插入顺序进行。在按访问顺序的情况下，遍历 LinkedHashMap 时将按照元素的访问顺序进行，每次访问一个元素，该元素会被移动到链表的尾部。

额外的链表结构：LinkedHashMap 中通过双向链表来维护元素的顺序，这使得它相比于普通的 HashMap 多了一个维护顺序的开销，但也提供了按顺序遍历的便利性。

高效的存储和检索：与 HashMap 类似，LinkedHashMap 仍然使用哈希表来实现快速的存储和检索操作，因此在大多数情况下，插入、删除和获取元素的时间复杂度接近于 O(1)。

非线程安全：与 HashMap 相同，LinkedHashMap 也是非线程安全的。如果在多个线程中同时访问和修改 LinkedHashMap 实例，可能会导致数据不一致或出现其他问题。

LinkedHashMap 使用哈希表与双向链表组合而成，能够保持插入顺序或访问顺序，并提供了高效的存储和检索操作。然而，需要注意的是它也不是线程安全的。

十五、HashTable底层数据结构

HashTable 是 Java 中用于存储键值对的数据结构，底层数据结构是基于哈希表实现的。

底层数据结构：底层数据结构主要是由一个数组和链表构成。在 HashTable 的实现中，使用了一个数组存储元素，当发生哈希冲突时，会使用链地址法（Separate Chaining）来解决，即在数组的每个位置上都存储一个链表，用于存储具有相同哈希值的元素。它有以下特点：

线程安全：HashTable 是线程安全的，这是与 HashMap 的一个重要区别，通过在方法级别加锁来实现线程安全，但由于锁的存在，其在并发环境下的性能通常不如 ConcurrentHashMap。

不允许 null 键和 null 值：与 HashMap 不同，HashTable 不允许 null 键和 null 值的存在，存储 null 键或值时会抛出 NullPointerException。

遍历顺序不确定：与 LinkedHashMap 不同，HashTable 不保证元素的顺序，其内部结构并不维护元素的插入顺序或访问顺序。

初始容量和装载因子：类似于 HashMap，HashTable 也有初始容量和装载因子的概念。当 HashTable 中的元素数量超过装载因子与当前容量的乘积时，HashTable 会自动进行扩容操作，将容量增加一倍，并重新计算元素的位置，以保持较低的哈希冲突率。

HashTable 使用基于哈希表的数据结构实现了键值对的存储，是线程安全的，并且不允许存储 null 键和 null 值。然而，由于其在方法级别加锁，可能导致并发性能不佳。HashTable 的遍历顺序是不确定的，且在容量不足时会自动进行扩容。

十六、线程安全的集合类

以下有一些集合类是线程安全的，它们可以在多线程环境下安全地使用，而不需要额外的同步措施。以下是一些常见的线程安全的集合类：

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 是线程安全的哈希表实现，它通过分段锁（Segment）来实现线程安全，能够在高并发情况下提供较好的性能。

CopyOnWriteArrayList：CopyOnWriteArrayList 是一个线程安全的动态数组，它在对集合进行修改（添加、删除、更新）时，并不直接修改原始数组，而是对一个新的数组进行操作，因此适合于读操作远远多于写操作的场景。

CopyOnWriteArraySet：CopyOnWriteArraySet 是线程安全的集合类，内部使用 CopyOnWriteArrayList 来实现线程安全。

ConcurrentSkipListMap 和 ConcurrentSkipListSet：这两个类分别是基于跳表（SkipList）实现的线程安全的有序映射和有序集合。

ConcurrentLinkedQueue 和 ConcurrentLinkedDeque：这两个类是线程安全的基于链表实现的队列和双端队列。

BlockingQueue 的实现类（比如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue 等）：BlockingQueue 表示一个阻塞队列，其实现类通常是线程安全的，并且会提供在队列为空或者满时进行阻塞的功能。

这些线程安全的集合类提供了在多线程环境下使用的方便和安全性，但在使用时仍需注意具体的使用场景和线程安全特性，以充分发挥其优势并避免潜在的问题。

十七、确保集合不被修改

想确保集合不被修改，可以采取以下几种方法：

使用不可变集合：使用不可变集合（Immutable Collection）是最简单也是最安全的方法。不可变集合在创建后不能被修改，任何修改操作都会返回一个新的集合。Java中提供了一些不可变集合的实现类，如 Collections.unmodifiableList(), Collections.unmodifiableSet(), Collections.unmodifiableMap() 等。这样，当你需要确保集合不被修改时，可以使用这些不可变集合。

使用只读迭代器：如果你有一个可变的集合，并且不想让其他地方修改它，可以使用只读迭代器。只读迭代器通过 iterator() 方法返回，它可以遍历集合，但不能执行修改操作。在这种情况下，其他代码将无法通过迭代器修改集合。

使用同步措施：如果你无法使用不可变集合或只读迭代器，你可以在多线程环境下使用同步措施来保护集合的访问和修改操作。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock等同步机制来确保多个线程安全地访问和修改集合。通过在修改集合的临界区代码上添加同步措施，可以防止并发修改导致的不一致性或抛出异常。

需要注意的是，不可变集合和只读迭代器只适用于一些特定的场景，如果你需要频繁地修改集合，或者需要在多个线程之间修改集合，使用同步措施是更合适的选择。但请注意，使用同步措施可能会引入性能开销，并且需要额外的注意力来确保正确使用，以避免潜在的死锁和竞态条件问题。

确保集合不被修改可以使用不可变集合、只读迭代器或者同步措施。选择适合场景的方法能够提供集合的安全性和一致性。

十八、Iterator有什么特点？如何使用

Iterator 是 Java 集合框架中用于遍历集合元素的接口。它具有以下特点：

单向遍历：Iterator 仅支持单向遍历，即只能按照前向方向进行遍历，不支持逆向遍历。

只读访问：Iterator 接口只提供了读取元素的方法，不支持对集合进行修改。如果需要修改集合，需要使用集合特定的方法（如 add、remove 等）。

快速失败机制：Iterator 通过快速失败机制（fail-fast）来检测集合在遍历过程中是否被修改。如果在遍历过程中集合被并发修改，会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

示例：
调用集合对象的 iterator() 方法获取 Iterator 实例。例如：
List list = new ArrayList<>();
Iterator iterator = list.iterator();
使用 hasNext() 方法检查是否还有下一个元素。这是一个布尔类型的方法，用于判断是否还有元素可以获取。例如：
while (iterator.hasNext()) {
    // 遍历操作
}
调用 next() 方法获取下一个元素并进行处理。例如：
Integer element = iterator.next();
// 对 element 进行操作
如果需要，可以使用 remove() 方法从集合中删除刚刚遍历过的元素。例如：
iterator.remove();
需要注意的是，在使用 Iterator 进行集合遍历时，如果在遍历过程中修改了集合（通过集合自身的方法进行修改），会触发快速失败机制，抛出 ConcurrentModificationException 异常。因此，如果需要在遍历过程中修改集合，应该使用集合特定的方法而非 Iterator 的方法。

Iterator 是用于遍历集合元素的接口，具有单向遍历、只读访问和快速失败机制的特点。使用 Iterator 进行集合遍历的步骤包括获取 Iterator 实例、使用 hasNext() 判断是否还有下一个元素、使用 next() 获取下一个元素并处理，以及可选的使用 remove() 删除元素。注意在遍历过程中避免修改集合，否则会触发快速失败机制。

十九、边遍历边移除Collection 中的元素

边遍历边移除 Collection 中的元素是一个比较棘手的问题，因为在使用 Iterator 进行遍历时，直接使用 Collection 的 remove 方法会导致 ConcurrentModificationException 异常。这是由于 Iterator 在遍历过程中会进行快速失败机制的检测，一旦集合被修改，就会抛出异常。

为了边遍历边移除元素，可以使用 Iterator 的 remove 方法来删除元素。它是 Iterator 接口提供的支持安全删除元素的方法，可以避免 ConcurrentModificationException 异常的发生。下面是一种常见的使用方式：
Iterator iterator = collection.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    Integer element = iterator.next();
    if(condition) {
        iterator.remove(); // 使用 Iterator 的 remove 方法删除当前元素
    }
}
在上述示例中，我们使用了 Iterator 的 remove 方法来删除满足特定条件的元素。这样可以确保元素的删除操作与集合的遍历过程是安全和兼容的。

需要注意的是，边遍历边移除的过程中，应该使用 Iterator 的 remove 方法来操作删除，而不要直接使用集合自身的 remove 方法。直接使用集合自身的 remove 方法可能会导致并发修改异常。

为了边遍历边移除 Collection 中的元素，可以使用 Iterator 的 remove 方法来删除元素。这样能够避免 ConcurrentModificationException 异常的发生，并确保删除操作与集合的遍历过程兼容和安全。

二十、Iterator 和 Listlterator 的区别

Iterator 和 ListIterator 都是 Java 集合框架中用于遍历集合元素的接口，但它们有以下几点区别：

遍历方向：Iterator 仅支持单向遍历，即只能按照前向方向进行遍历。而 ListIterator 支持双向遍历，既可以向前遍历也可以向后遍历。

元素访问能力：Iterator 接口只提供了读取元素的方法，即通过 next() 来获取下一个元素。而 ListIterator 可以在遍历的同时修改 List 中的元素，包括添加、删除和修改元素。

索引访问：ListIterator 具有额外的索引访问能力，可以通过 nextIndex() 和 previousIndex() 获取当前元素的索引位置。这使得 ListIterator 在遍历和访问具有顺序的 List 集合时更加方便。

集合类型限定：Iterator 接口可以用于任何集合类型的遍历，包括 List、Set 和 Map 等。而 ListIterator 接口仅适用于实现了 List 接口的集合类，如 ArrayList、LinkedList 等。

使用 Iterator 进行集合遍历的常见步骤如下：
Iterator iterator = collection.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    Integer element = iterator.next();
    // 处理元素逻辑
}
使用 ListIterator 进行集合遍历的常见步骤如下：
ListIterator listIterator = list.listIterator();
while(listIterator.hasNext()) {
    String element = listIterator.next();
    // 处理元素逻辑
}
Iterator 和 ListIterator 是用于遍历集合元素的接口，它们的区别在于遍历方向、元素访问能力、索引访问和适用的集合类型。Iterator 仅支持单向遍历和读取元素，适用于任何集合类型；而 ListIterator 支持双向遍历、元素的添加、删除和修改，并且仅适用于实现了 List 接口的集合类。根据使用场景和需求，可以选择适合的遍历接口来操作集合元素。

二十一、遍历List有几种方式

遍历 List 集合有多种方式，包括以下几种：

使用 for 循环：使用传统的 for 循环可以依次遍历 List 的每个元素。例如：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    Object element = list.get(i);
    // 处理元素逻辑
}

使用增强型 for 循环（foreach 循环）：使用增强型 for 循环可以方便地遍历 List 的每个元素，无需担心索引的处理。例如：
```
for (Object element : list) {
    // 处理元素逻辑
}
```

使用迭代器（Iterator）：使用 Iterator 可以遍历 List 的每个元素，而且在遍历过程中可以对元素进行删除操作。例如：

Iterator

Java入门高频考查基础知识6-深入挖掘Java集合框架的奇幻世界（45题3.6万字参考答案）

一、集合框架

二、集合的特点

三、集合与数组的区别

四、集合框架的优点

五、常用的集合类

六、List、Set 和 Map 三者的区别

七、Arraylist底层数据结构

八、Vector底层数据结构

九、LinkedList底层数据结构

十、HashSet底层数据结构

十一、LinkedHashSet底层数据结构

十二、TreeSet底层数据结构

十三、HashMap底层数据结构

十四、LinkedHashMap底层数据结构

十五、HashTable底层数据结构

十六、线程安全的集合类

十七、确保集合不被修改

十八、Iterator有什么特点？如何使用

十九、边遍历边移除Collection 中的元素

二十、Iterator 和 Listlterator 的区别

二十一、遍历List有几种方式

二十二、for循环遍历List原理

二十三、增强型 for 循环遍历List原理

二十四、Iterator遍历List原理

二十五、ListIterator遍历List原理

二十六、ArrayList优缺点

二十七、数组与List转换

二十八、ArrayList 和 LinkedList区别

二十九、ArrayList 和Vector 区别

三十、ArrayList、LinkedList、Vector插入数据哪个快

三十一、多线程场景下如何使用ArrayList

三十二、ArrayList的 elementData加上 transient修饰

三十三、List 和 Set 的区别

三十四、HashSet的实现原理

三十五、HashSet如何检查重复元素

三十六、HashSet是如何保证数据不可重复

三十七、hashCode()与equals()

三十八、HashSet与 HashMap的区别

三十九、Hash算法

四十、链表

四十一、HashMap的实现原理

四十二、HashMap 在jdk1.7和jdk1.8的不同

四十三、红黑树

四十四、HashMap的 put方法的具体流程

四十五、HashMap扩容

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