集合

List & Set

都实现了collection接口

List：1、可以允许重复的对象；2、可以插入多个null元素；3、是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序；4、常用的实现类有ArrayList、LinkedList和Vector。

Set：1、不允许重复对象；2、无序容器，无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序；3、只允许一个null元素；3、Set接口最流行的几个实现类是HashSet、LinkedHashSet以及TreeSet。最流行的是基于HashMap实现的HashSet；TreeSet还实现了SortedSet接口，因此TreeSet是一个根据其compare() 和compareTo() 的定义进行排序的有序容器。

Map：1、Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口；2、Map的每个Entry都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的；3、TreeMap也通过Comparator或者Comparable维护了一个排序顺序；4、Map里你可以拥有随意个null值但最多只能有一个null键；5、Map接口最流行的几个实现类是HashMap、LinkedHashMap、Hashtable和TreeMap。

ArrayList

ArrayList 底层以数组实现，允许重复，默认第一次插入元素时创建数组的大小为10，超出限制时会增加50%的容量，每次扩容底层采用System.arrayCopy()复制到新的数组，初始化时最好能给出数组大小的预估值

按数组下标访问元素-get(i)/set(i,e)的性能很高

利用Arrays.asList(array)将返回一个List，然而这个返回的List并不支持add和remove的操作。

ArrayList并不是java.util.ArrayList，而是Arrays的内部类。该内部类继承的是AbstractList

List list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1,2,3));

LinkedList

以双向链表实现，允许重复，并保留头指针和尾指针。

按下标访问元素-get(i)/set(i,e)要悲剧的遍历链表将指针移动到位（如果i>数组大小的一半，会从末尾移起）。

插入、删除元素时修改前后节点的指针即可，但还是要遍历部分链表的指针才能移动到下标所指的位置，只有在链表两头的操作-add(),addFirst(),removeLast()或用iterator() 上的remove()能省掉指针的移动

ArrayList 和 LinkedList的区别

1、ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinedList基于链表的数据结构。

2、对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。

3、对于新增和删除操作add和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

HashSet 保证数据不重复

1，如果hash码值不相同，说明是一个新元素，存；

2（1），如果hash码值相同，且equles判断相等，说明元素已经存在，不存；

2（2），如果hash码值相同，且equles判断不相等，说明元素不存在，存；

HaspMap

使用一个Entry数组保存key、value数据，当一对key、value被加入时，会通过一个hash算法得到数组的下标index，算法很简单，根据key的hash值，对数据的大小取模hash&(length-1)，并把结果插入数组该位置，如果该位置上已经有元素了，就说明存在hash冲突，这样会在index位置生成链表。

如果存在hash冲突，最惨的情况，就是所有元素都定位到同一个位置，形成一个长长的链表，这样get一个值时，最坏情况需要遍历所有节点，性能变成了O(n)，所以元素的hash值算法和HashMap的初始化大小很重要。

当插入一个新的节点时，如果不存在相同的key，则会判断当前内部元素是否已经达到阈值（默认是数组大小的0.75），如果已经达到阈值，会对数据进行扩容，也会对链表中的元素进行rehash。

1.7 h& (length-1)运算等价于对length取模

1.8 通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)

HashMap的put方法实现：

1、判断key是否已经存在

2、检查容量是否达到阈值threshold

如果元素个数已经达到阈值，则扩容，并把原来的元素移动过去

1、长度为16的数组中，元素存储在哪个位置

2、如果key出现hash冲突,如何解决

inthash=hash(key);

int i = indexFor(hash, table.length);

首先先hash,之后结合数组的长度进行一个&操作得到数组的下标。

利用Entry类的next变量来实现链表,把最新的元素放到链表头,旧的数据则被最新的元素的next变量引用着。

3、扩容实现

https://tech.meituan.com/java-hashmap.html

会新建一个更大的数组，并通过transfer 方法，移动元素，遍历原来table中每个位置的链表，并对每个元素进行重新hash，在新的newTable找到归宿，并插入。

在并发的情况，发生扩容时，可能会产生循环链表，在执行get的时候，会触发死循环，引起CPU的100%问题

HashMap线程不安全的表现

如何线程安全的使用HashMap

Hashtable、ConcurrentHashMap、Synchronized Map

ConcurrentHashMap：

http://blog.csdn.net/justloveyou_/article/details/72783008

可以支持16个线程执行并发写操作，及任意数量线程的读操作。

本质是一个Segment数组，一个Segment实例包含若干个桶，每个桶中都包含一条由若干个HashEntry对象链接起来的链表。

1、通过锁分段技术保证并发环境下的写操作；

2、通过HashEntry的不变性、Volatile变量的内存可见性和加锁重读机制保证高效、安全的读操作；

3、通过不加锁和加锁两种方案控制跨段操作的安全性

Segment类继承于ReentrantLock类，从而使得Segment对象能充当锁的角色。在Segment类中，count变量是一个计数器，它表示每个Segment对象管理的table数组包含的HashEntry对象的个数，每个Segment对象中包含一个计数器，当需要更新计数器时，不用锁定整个ConcurrentHashMap，count是volatile的，这使得对count的任何更新对其它线程都是立即可见的。

在ConcurrentHashMap中，线程对映射表做读操作时，一般情况下不需要加锁就可以完成，对容器做结构性修改的操作才需要加锁。

ConcurrentHashMap对K/V的读写都是加锁的，是一个可重入锁(ReenTrantLock)，当然这是一个Segment(片段锁)，只会锁定某一个K/V,基于CAS调度，也就是与CPU的直接打交道的,使用的是NonfairSync，所以能保证最大的吞吐量.

不允许key值为null，也不允许value值为null。

读操作不需要加锁的奥秘：
HashEntry对象几乎是不可变的（只能改变Value的值），因为HashEntry中的key、hash和next指针都是final的。这意味着，我们不能把节点添加到链表的中间和尾部，也不能在链表的中间和尾部删除节点。

1、用HashEntry对象的不变性来降低读操作对加锁的需求；

2、用Volatile变量协调读写线程间的内存可见性；

3、若读时发生指令重排序现象，则加锁重读

CHM允许并发的读和线程安全的更新操作

在执行写操作时，CHM只锁住部分的Map

并发的更新是通过内部根据并发级别将Map分割成小部分实现的

高的并发级别会造成时间和空间的浪费，低的并发级别在写线程多时会引起线程间的竞争

CHM的所有操作都是线程安全

CHM返回的迭代器是弱一致性，fail-safe并且不会抛出ConcurrentModificationException 异常

CHM不允许null的键值

Arrays 静态类如何实现排序

双轴快排

N*log(N)

对于基本类型，使用调优的快排,双指针快排

对于引用类型，采用改进的归并排序 TimSort()

1、首先检查数组长度，如果比阈值（286）小，直接使用双轴快排

2、否则先检查数据中数据的连续性，标记连续升序，反转连续降序，如果连续性好，使用TimSort算法

3、否则使用双轴快排+成对插入排序

HashMap 和 Hashtable 区别

1、HashMap几乎等价于Hashtable，除了HashMap非synchronized的，并可以接受null，而Hashtable则不行

2、HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，意味着Hashtable是线程安全的，多个线程可以共享一个Hashtable，而如果没有正确同步的话，多个线程是不能共享HashMap的

3、HashMap的迭代器（Iterator）是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast。

4、Hashtable是线程安全的也是synchronized，在单线程环境下它比HashMap要慢。

通过分析Hashtable就知道，synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占