一、简介
1.1 集合是什么？
集合的本质是用于存储对象的数据结构。
1.2 java集合
Java集合要从两大接口说起，一为Collection接口，二为Map接口。
Collection接口框架图：
Map接口框架图：
1.3 集合类型
1.3.1 Collection
List
Java 的 List 是非常常用的数据类型。 List 是有序的 Collection 。 Java List 一共三个实现类 : 分别是 ArrayList、 Vector 和 LinkedList 。
ArrayList( 数组 )
ArrayList 是最常用的 List 实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要将已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从 ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
Vector( 数组实现、线程同步 )
Vector 与 ArrayList 一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写 Vector ，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比 访问 ArrayList 慢。
LinkList( 链表 )
LinkedList 是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了 List 接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆 栈、队列和 双向队列使用。
Set
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(Hash 表 )
哈希表边存放的是哈希值。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。如图 1 表示 hashCode 值不相同的情 况 ; 图 2 表示 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。
TreeSet( 二叉树 )
1. 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 加一个对象都会进行排序，将对象插入的二叉树指定的位置。
2. 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，自己定义的类必须实现 Comparable 接口，并且覆写相应的 compareTo() 函数，才可以正常使用。
3. 在覆写 compare() 函数时，要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序
4. 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，则分别返回负整
数、零或正整数。
LinkHashSet(HashSet+LinkedHashMap)
对于 LinkedHashSet 而言，它继承与 HashSet 、又基于 LinkedHashMap 来实现的。
LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素，它继承与 HashSet ，其所有的方法操作上又与 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。
1.3.2 Map
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 。我们用下面这张图来介绍 HashMap 的结构。
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 。
1. 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。
2. loadFactor ：负载因子，默认为 0.75 。
3. threshold ：扩容的阈值，等于 capacity * loadFactor
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) 。
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。
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。 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。
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。
二、JDK8的ArrayList源码解析
2.1ArrayList初始化
ArrayList有三种初始化方法：
1、初始化一种指定集合大小的空ArrayList。
2、初始化一个空的ArrayList。
3、初始化一个含有指定元素的ArrayLsit。
在第三个构造中，存在一个JDK的bug：6260652。
而see 6260652是什么呢？6260652是JDK的bug文档编号。
JDK-6260652 : (coll) Arrays.asList(x).toArray().getClass() should be Object[].class。
执行Arrays.asList(x).toArray()函数后，理论上返回的class对象是Object[].class。
Bug ID: JDK-6260652 (coll) Arrays.asList(x).toArray().getClass() should be Object[].class
在ArrayList中防止错误数组导致异常的解决方案是：
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);判断该对象的class不等于Object[].class，创建一个新的Object[]数组，将原来的数组对象放入这个新的Object[]数组中。
2.2 ArrayList核心方法新增add()
ArrayList的add方法无非就是将需要添加的数据e加到下标为size的elmentDate的数组中。
而在添加数据前，需要确保数组长度是足够的，执行ensureCapacityInternal（）进行检查。
ensureExplicitCapacity(int minCapacity)中有行代码 modCount++;在下面fail-fast(快速失败)机制说明。
2.3 fail-fast(快速失败)机制
创建迭代器对象时 将全局的modCount赋值给迭代器的局部变量expectedModCount 在迭代的过程中modCount != expectedModCount快速抛出异常.
2.3.1 多线程环境下
启动两个线程，分别对其中一个对list进行添加，另一个线程对list进行迭代的，结果也是抛出了java.util.ConcurrentModificationException。
在ArrayList中，当调用list.iterator()时。
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}它会创建并返回Itr类的对象，而Itr类是ArrayList的内部类，并且实现了Iterator接口。创建Itr对象时会去获取modCount值并赋值到expectedModCount。
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
Itr() {}
}在执行next()方法时，会去判断modCount和expectedModCount是否相等，不相等则执行fail-fast机制。
public E next() {
checkForComodification();//判断modCount！=expectedModCount
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
