一、Java集合介绍
Java集合是一个存储同种类型的容器，因此我们也常叫做Java容器。它类似于数组但不同于数组的是创建数组时要制定长度（也就是存储数据的个数），但是容器不需要，这是因为Java容器底层依靠数组来实现，但又会根据存储而动态扩容。二、容器框架图
三、常用容器方法介绍
Arrylist特性及注意细节
其根据动态数组实现，里面自带扩容方法，有数组的访问特性
（随机访问效率高，随机插入，删除效率低）
其线程不安全，适合单线程环境使用。
多线程环境下可使用Collections.synchronizedList(list)函数返回一个安全的ArrayList类，也可以使用并发包下的CopyOnWriteArrayList类。
存储实际数据，使用transient修饰，序列化时不会保存
允许元素为null
在new ArrayList时不会被初始化，在调用add()函数时会判断是否为空，如果为空则创建长度为10的数组
new ArryList容器时可以指定大小，不指定则初始化为0。
LinkList特征及注意细节
LinkList设计基于双向链表实现，因此可以在任何位置不移动其它元素的插入删除元素。还可以实现栈队列/双向队列
它的线程不安全，
Vector
Vector是矢量队列，基于动态数组实现，可以自动扩容，和ArrayList的原理一样，但是相比较看它的线程是安全的，它使用了synchronized实现安全，已经被弃用，我们已经使用CopyOnWriteArrayList替代了它
允许元素为空
扩容倍数为一倍
它有个子类Stack（用来实现栈存储）
CopyOnWriteArrayList
内部原理：把原来的数组拷贝一份出来然后在新数组进行写操作，操作完以后再将原来的数组引用指向新数组。
注意：
1、读多写少
2、不能保证实时一致性，只能保证最终一致性
3、写操作会消耗大量的内存，容量大的情况下可能频繁触发GC操作
4、不适用于实时都的情况，因为读到的数据可能是旧的
5、其写操作加了锁，不然多线程操作时可能会复制多个副本；读操作并没有加锁，所以可以并发的读
6、读写操作并发的执行可能读到旧数据
ArrayList和Vector的区别
ArrayList 的数据结构是动态数组，LinkedList 的数据结构是链表；
ArrayList 不支持高效的插入和删除元素，LinkedList 不支持高效的随机访问元素；
ArrayList 的空间浪费在数组末尾预留一定的容量空间，LinkedList 的空间浪费在每一个结点都要消耗空间来存储 prev、next 等信息。
三、Map
3.1 HashMap
HashMap 是以key-value 键值对形式存储数据，允许 key 为 null（多个则覆盖），也允许 value 为 null。底层结构是数组 + 链表 + 红黑树。
主要属性：
initialCapacity：初始容量，默认 16，2 的 N 次方。
loadFactor：负载因子，默认 0.75，用于扩容。
threshold：阈值，等于 initialCapacity * loadFactor，比如：16 * 0.75 = 12。
size：存放元素的个数，非 Node 数组长度。
数据结构：数组 + 单链表，Node 结构：hash|key|value|next

特征：
只允许一个 key 为 Null（多个则覆盖），但允许多个 value 为 Null
查询、插入、删除效率都高（集成了数组和单链表的特性）
默认的初始化大小为 16，之后每次扩充为原来的 2 倍
线程不安全使用场景：
快速增删改查
随机存取
缓存哈希冲突的解决方案：
开放定址法
再散列函数法
链地址法（拉链法，常用）put() 存储的流程（Java 8）：
计算待新增数据 key 的 hash 值；
判断 Node[] 数组是否为空或者数据长度为 0 的情况，则需要进行初始化；
根据 hash 值通过位运算定计算出 Node 数组的下标，判断该数组第一个 Node 节点是否有数据，如果没有数据，则插入新值；
如果有数据，则根据具体情况进行操作，如下：
如果该 Node 结点的 key（即链表头结点）与待新增的 key 相等（== 或者 equals），则直接覆盖值，最后返回旧值；
如果该结构是树形，则按照树的方式插入新值；
如果是链表结构，则判断链表长度是否大于阈值 8，如果 >=8 并且数组长度 >=64 才转为红黑树，如果 >=8 并且数组长度 < 64 则进行扩容；
如果不需要转为红黑树，则遍历链表，如果找到 key 和 hash 值同时相等，则进行覆盖返回旧值，如果没有找到，则将新值插入到链表的最后面（尾插法）；
判断数组长度是否大于阈值，如果是则进入扩容阶段。resize() 扩容的流程（Java 8）：
扩容过程比较复杂， 迁移算法与 Java 7 不一样，Java 8 不需要每个元素都重新计算 hash，迁移过程中元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移动 2 次幂的位置。get() 查询的流程（Java 8）：
根据 put() 方法的方式计算出数组的下标；
遍历数组下标对应的链表，如果找到 key 和 hash 值同时相等就返回对应的值，否则返回 null。
get() 注意事项：Java 8 没有把 key 为 null 放到数组 table[0] 中。
remove() 删除的流程（Java 8）：
根据 get() 方法的方式计算出数组的下标，即定位到存储删除元素的 Node 结点；
如果待删结点是头节点，则用它的 next 结点顶替它作为头节点；
如果待删结点是红黑树结点，则直接调用红黑树的删除方法进行删除；
如果待删结点是链表中的一个节点，则用待删除结点的前一个节点的 next 属性指向它的 next 结点；
如果删除成功则返回被删结点的 value，否则返回 null。
remove() 注意事项：删除单个 key，注意返回是的键值对中的 value。
为什么使用位运算（&）来代替取模运算（%）：
效率高，位运算直接对内存数据进行操作，不需转成十进制，因此处理速度非常快；
可以解决负数问题，比如：-17 % 10 = -7。
HashMap 在 Java 7 和 Java 8 中的区别：
存放数据的结点名称不同，作用都一样，存的都是 hashcode、key、value、next 等数据：
Java 7：使用 Entry 存放数据
Java 8：改名为 Node
定位数组下标位置方法不同：
- Java 7：计算 key 的 hash，将 hash 值进行了四次扰动，再进行取模得出；
Java 8：计算 key 的 hash，将 hash 值进行高 16 位异或低 16 位，再进行与运算得出。
扩容算法不同：
- Java 7：扩容要重新计算 hash
Java 8：不用重新计算
put 方法插入链表位置不同：
- Java 7：头插法
Java 8：尾插法
Java 8 引入了红黑树，当链表长度 >=8 时，并且同时数组的长度 >=64 时，链表就转换为红黑树，利用红黑树快速增删改查的特点提高 HashMap 的性能。
3.2 HashTable
和 HashMap 一样，Hashtable 也是一个哈希散列表，Hashtable 继承于 Dictionary，使用重入锁 Synchronized 实现线程安全，key 和 value 都不允许为 Null。HashTable 已被高性能的 ConcurrentHashMap 代替。
主要属性：
initialCapacity：初始容量，默认 11。
loadFactor：负载因子，默认 0.75。
threshold：阈值。
modCount：记录结构性修改次数，用于快速失败。
快速失败原理是在并发场景下进行遍历操作时，如果有另外一个线程对它执行了写操作，此时迭代器可以发现并抛出ConcurrentModificationException，而不需等到遍历完后才报异常。
数据结构：链表的数组，数组 + 链表，Entry 结构：hash|key|value|next
特征：
key 和 value 都不允许为 Null；
HashTable 默认的初始大小为 11，之后每次扩充为原来的 2 倍；
线程安全。
原理：
与 HashMap 不一样的流程是定位数组下标逻辑，HashTable 是在 key.hashcode() 后使用取模，HashMap 是位运算。HashTable 是 put() 之前进行判断是否扩容 resize()，而 HashMap 是 put() 之后扩容。
3.3 ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap 在 Java 8 版本中丢弃了 Segment（分锁段）、ReentrantLock、HashEntry 数组这些概念，而是采用CAS + Synchronized 实现锁操作，Node 改名为 HashEntry，引入了红黑树保证查询效率，底层数据结构由数组 + 链表 + 红黑树组成，Node 数组默认为 16。
数据结构（Java 8)：Node[] 数组 + 单链表 + 红黑树
