一、集合的概述
- 集合、数组都是用来存储、获取、操作数据的容器，此时的存储主要指的是内存层面的存储，不涉及持久化存储
- 集合和数组的对比：
- 数组：长度不可变；没有提供查看有效元素个数的方法
- 集合：长度可以改变；可以存储任意类型的对象；
只能存储对象（不能存储基本数据类型）
集合的分类：
- collection接口：
单列数据，定义了存储一组对象的方法的集合
- List：有序，可重复的集合，又称“动态”数组
- Set：无序，不可重复的集合，类似高中讲的集合（无序、确定、互异性）
- Map接口：
双列数据，保存具有映射关系“k-v健值对”的集合，类似于高中的函数（y=f(x)，支持多对一，不支持一对多）
二、Collection接口
Collection是List、Set、Queue接口的父接口，该接口中定义的方法既可以操作set集合，也可以操作List、Queue集合，常用的方法：
作用 | 方法 |
增 | add(Object o) addAll（Collection coll） |
删 | boolean remove(Object obj)：通过equals判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素 boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集 |
判断是否包含某个元素 | boolean contains(Object obj)：通过equals方法判断 boolean containsAll(Collection c)：通过equals方法，拿两个集合的元素挨个比较 |
判断是否为空集合 | isEmpty() |
获取有效元素的个数 | int size() |
清空集合 | clear() |
取两个集合的交集 | boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c |
集合—>数组 | Object[] toArray() 数组—>集合：Arrays.asList(123，456) |
集合是否相等 | boolean equals(Object obj) |
获取集合对象的哈希值 | hashCode() |
遍历 | iterator():返回迭代器（设计模式的一种），用于集合遍历 |
Iterator迭代器：
主要方法：hastNext()，next()
ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
Iterator<Object> iterator = list.iterator();
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
//next():指针下移，将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}1 、Collection之List
List：单列数据，有序、可以重复的，用来替换数组，又称“动态”数组
List中的常用方法：
list除了从Collection继承的方法外，还添加了一些根据索引来操作集合元素的方法
作用 | 方法 |
增 | add(int index,Object o)：在index位置插入元素 addAll（int index,Collection coll)：从index位置开始将coll里的元素插入 |
删 | E remove(int index)：移除index位置的元素，并返回此元素 |
改 | Object set(int index, Object ele):将index位置的元素改为ele |
查 | Object get(int index)：获取指定index位置的元素 |
查2 | int indexOf(Object obj)：返回obj在集合中首次出现的位置 int lastIndexOf(Object obj)：返回obj在当前集合中末次出现的位置 |
截取 | List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合 |
- 实现类一：ArrayList
List的主要实现类，线程不安全的，效率高。底层使用Object[] elementData（初始容量为10的数组），扩容时，扩大1.5倍 - 实现类二：LinkedList
底层使用双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last， 用于记录首末元素，对于频繁插入、删除的操作，效率比ArrayList高
Node结构：
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}新增的方法：
作用 | 方法 |
增 | void addFirst(Object obj) void addLast(Object obj) |
删 | Object removeFirst() Object removeLast() |
查 | Object getFirst() Object getLast() |
- 实现类三：Vector
List的古老实现类，线程安全（方法中加synchronized），效率低，底层使用Object[] elementData。扩容时扩大2倍
新增的方法：
作用 | 方法 |
增 | void addElement(Object obj) void insertElementAt(Object obj,int index) |
删 | void removeElement(Object obj) void removeAllElements() |
改 | void setElementAt(Object obj,int index) |
常见面试题：
1、ArrayList和LinkedList的异同?
同：ArrayList和LinkedList都继承了List用来存储单列数据，二者都是线程不安全的，效率高
异：ArrayList底层是动态数组，当容量不够时，需要扩容。对随机访问List（get和set操作）效率高，因为LinkedList要移动指针从前往后依次查找。
LinkedList底层是双向链表，不存在扩容，对于新增和删除（add和remove操作）效率高，因为ArrayList需要移动数据2、ArrayList和Vector的异同
同：底层数据结构都是数组
异：ArrayList是线程不安全的，效率高；扩容时，扩大为原来的1.5倍
Vector因为使用了synchronized，是线程安全的；效率低，扩容时，扩大为原来的2倍。3、谈谈你的理解?ArrayList底层 是什么?扩容机制?
2、Collection之Set
set接口是collection的子接口，set接口没有提供额外的方法，使用的都是Collection定义的方法
特点是：无序、不可重复，类似于高中讲的集合（确定性、互异性、无序性）
无序性：并不等于随机性，指的是添加数据时数组在底层存储不是按照索引的位置依次存储，而是根据hash值经过一系列的算法决定存储的位置
不可重复性：先通过hashCode()方法看存储位置是否有元素，如果有再通过equals()比较，如果没有元素则直接添加，所以重写equals()方法的同时需要重写hashCode()保证相同的对象具有相同的散列码
- Set的实现类一：HashSet
线程不安全的，可以存null健null值。底层是数组+链表的结构
HashSet的添加过程：
当我们向HashSet中添加元素a，先通过a所在的类的hashCode方法计算元素a的哈希值，然后哈希值通过一些列算法得到元素a在HashSet中存储位置，判断数组此位置上是否已经存在元素，如果此位置上没有其他元素，则元素a直接添加成功，如果此位置上有其他元素b（或者以链表形式存在多个元素）则比较元素a与元素b的哈希值，如果哈希值不相同，则元素a以链表形式添加成功，如果哈希值相同，则调用元素a所在的类的equals方法，返回true则添加失败，返回false则以链表形式添加成功（链表：七上八下）
- HashSet的实现类二：LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类，它在HashSet的数据结构上使用链表来维护添加的顺序，所以遍历时可以按照添加的顺序遍历。这样设计的目的是对于频繁的遍历操作LinkedHashSet的效率要高于HashSet。 - Set的实现类三：TreeSet
底层使用红黑树存储（二叉树的一种），要求放入TreeSet类中的数据是同一个类的对象，可以按照对象的某些属性进行排序
排序方式：自然排序（实现Comparable接口）和定制排序（Comparator）判断对象是否是否相同：自然排序中是使用compareTo()是否返回0，定制排序中使用compare()方法，都不再使用equals方法
小葵花妈妈开课了：
问题一：为什么重写equals方法时需要重写hashCode方法？
自定义的类如果没有重写hashCode方法，则使用的是Object类的hashCode方法，Object中的hashCodeI方法使用的是本地类库，相当于每次new一个对象，就随机的分配一个哈希值，所以如果一个类有自己特有的逻辑相等的概念（即重写equals方法），需要重写hashCode方法。
问题二：使用idea等编译工具重写的hashCode方法中为什么要乘31
例如：自定义User类，里面有name和age属性，重写的hashCode方法如下：
public int hashCode() {
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31*result + age;
return result;
}首先，我们认为当User的name和age相同时，就是同一个对象，即哈希值相同。用简单的思路可以将hashCode方法写为hash=name.hashCode()+age，但如果name.hashCode()=20，age=12和name.hashCode()=12，age=20的两个对象其实并不是相同的对象，但他们的哈希值相同，就会存在哈希冲突的情况，冲突之后，就会接着通过equals方法比较，返回false时就会以链表的形式添加，虽然也能存进去，但我们希望他存在数组中
第二步，就考虑到将某个数乘以一个系数放大，那么这个系数就要尽量大，因为计算出来的哈希值越大，所谓的 “冲突”就越少，查找起来效率也会提高。(减少冲突)。但也不能太大，太大可能造成内存溢出。为了效率考虑，我们首先考虑到2的幂次方且为一个素数，31=(2<<5)-1
三、Map接口
双列数据，保存具有映射关系“k-v健值对”的集合，类似于高中的函数（y=f(x)，支持多对一，不支持一对多）
- HashMap
作为Map的主要实现类，线程不安全的，效率高，可以存储键值对为null的key和value
LinkedHashMap在HashMap的基础上，底层添加了一对指针指向前一个元素和后一个元素，保证了在遍历时，可以按照添加的顺序遍历。 - HashTable
作为Map的古老实现类，线程安全，效率低，不能存储null的key和value。
Properties用来处理配置文件，key和value都是String类型 - TreeMap
底层使用红黑树，按照添加的key-value对其排序，实现排序遍历。key的自然排序和定制排序
面试题：
1、HashMap的底层原理？
2、HashMap 和 Hashtable的异同
3、CurrentHashMap 和 Hashtable的异同
