Java技术栈 —— Collection集合类
讲的不错，3倍速播放食用两天就放完了 [1] 【黑马Java基础教程，零基础快速掌握Java集合框架】

一、Collection

1.1 List

1.1.1 ArrayList

ArrayList是 Java 标准类库中实现List接口的一种动态数组。它具有以下特点：

• 动态扩容：ArrayList的容量可以根据需要自动增长。当元素数量达到数组容量时，ArrayList会自动创建一个新的更大的数组，并将旧数组的元素复制到新数组中。默认按1.5倍扩容，如果连1.5倍都装不下就按实际大小扩容。
• 不保证元素的顺序：ArrayList不保证元素的插入顺序与检索顺序一致。在遍历ArrayList时，元素的顺序可能会发生变化。
• 实现了List接口：ArrayList实现了List接口，提供了一系列用于添加、删除、查询元素的方法，如add()、remove()、get()等。
• 对元素类型没有限制：ArrayList可以存储任何对象类型的元素，包括基本数据类型和自定义类对象。
• 效率较高：ArrayList在随机访问元素时具有较高的效率，因为它内部使用了数组来存储元素，可以通过索引快速定位。
• 线程不安全：ArrayList不是线程安全的，如果多个线程同时操作同一个ArrayList，需要进行额外的同步处理。

总体来说，ArrayList是一种灵活、高效且易于使用的动态数组，适用于大多数需要动态存储和管理元素的场景。在实际开发中，根据具体需求选择合适的数据结构是非常重要的。查询>修改时使用。

1.1.1 参考文章或视频链接
[1] 【黑马Java基础教程，零基础快速掌握Java集合框架】06 ArrayList源码分析

1.1.2 LinkedList

ArrayList是 Java 标准类库中实现List接口的一种动态数组。它具有以下特点：

• 双向链表：LinkedList使用双向链表来存储元素，每个节点包含一个元素和两个指向前后节点的引用。这使得插入和删除操作可以在 O(1)的时间复杂度内完成，而不需要像数组那样移动其他元素。这一条要记住，不要看着名字就误以为是单链表。
• 实现了List接口：LinkedList实现了List接口，提供了一系列用于添加、删除、查询元素的方法，如add()、remove()、get()等。
• 高效的插入和删除：由于双向链表的结构，LinkedList在插入和删除元素时具有较高的效率，尤其是在链表的中间位置进行操作。
• 支持循环遍历：LinkedList提供了for-each循环和迭代器遍历的方式来访问元素。
• 内存效率：相对于ArrayList使用固定大小的数组来存储元素，LinkedList在存储空间上更具有灵活性，可以根据需要动态分配节点。
• 线程不安全：LinkedList不是线程安全的，如果多个线程同时操作同一个LinkedList，需要进行额外的同步处理。

总体来说，LinkedList适用于需要频繁进行插入和删除操作的场景，以及需要按照插入顺序访问元素的情况。在实际开发中，根据具体需求选择合适的数据结构是非常重要的。修改>查询时使用。

1.1.2 参考文章或视频链接
[1] 【黑马Java基础教程，零基础快速掌握Java集合框架】 07 LinkedList源码分析

1.1.3 Vector

ArrayList的线程安全版本，已被废弃。建议使用CopyOnWriterArrayList替代，效果是一致的。

1.2 Set

1.2 参考文章或视频链接
[1] 集合（进阶 set系列）- 博客园

这三个Set的底层都是用对应的Map实现的，所以要探究原理，得等到Map一章。

1.2.1 HashSet

当向 HashSet 中添加元素时，HashSet 会使用哈希函数计算元素的哈希值，并根据哈希值确定元素在哈希表中的存储位置。
但也要注意Hash碰撞的概率，虽然概率极低。

public void testHashCollision() {
      //hash碰撞
     System.out.println("abc".hashCode()); //通过debug源码发现，31*(31*(31*0 + 97) + 98) + 99 = 96354
      System.out.println("acD".hashCode()); //通过debug源码发现，31*(31*(31*0 + 97) + 99) + 68 = 96354
      //其中a,b,c,D的Unicode码经转换成十进制后分别为97,98,99,68
      //所以，hash算法的构造对hash碰撞起决定性作用，要尽可能均匀，hashcode的本质就是鸽笼原理
}

JDK8以前是数组+链表。
JDK8以后是数组+链表+红黑树。当HashSet的链表长度>8，且数组长度>64时，会自动转成红黑树结构。
hashcode：在HashSet的底层数组哪个位置添加，equals：是否有必要添加

1.2.2 LinkedHashSet

底层用的是HashSet，但比HashSet多了条性质：保证存取顺序一致，且LinkedHashSet不涉及红黑树结构。

1.2.3 TreeSet

底层是红黑树结构，如果一个对象没重写equals和hashcode对于TreeSet来说是无所谓的。

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二、Map

下面的两种Map实现可以和上面的Set实现做个对比。

• HashMap的底层还是哈希表结构的，将key-value对打包成Entry就可以认为是一个对象，所以反过来想，HashSet底层调用HashMap也不是不可以。
• LinkedHashMap底层是HashMap，但是保证查找的有序性，即查询和添加顺序一致。
• TreeMap底层也还是红黑树结构的，将key-value对打包成Entry就可以认为是一个对象，所以反过来想，TreeSet底层调用TreeMap也不是不可以。

//解释“这三个Set的底层都是用对应的Map实现的”这句话。
//HashSet无参构造源码，底层是HashMap
public HashSet() {
     
    this.map = new HashMap();
}
//LinkedHashSet的类定义，底层是HashSet，而HashSet底层是HashMap。
public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable {
    
..
}
//TreeSet无参构造源码，底层是TreeMap
public TreeSet() {
    
    this((NavigableMap)(new TreeMap()));
}

2.1 HashMap

参考文章里的视频讲了为什么HashMap中的hash方法为什么要右移16位异或，是为了提高散列度，选取16做向右位移长度，是因为大部分数组长度不会超过2¹⁶=65536，而HashMap的Key正好是用数组长度与hashcode做&与运算的。

2.1 参考文章或视频链接
[1] 【【Java面试】面试被问到冷门问题怎么解？HashMap中的hash方法为什么要右移16位异或？】

2.2 LinkedHashMap

2.3 TreeMap

三、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap

Q1:HashMap与HashTable区别是什么？
HashMap和HashTable是 Java 集合框架中的两个不同的类，它们都用于存储键值对，但有以下几个主要区别：

• 线程安全性：HashTable是线程安全的，而HashMap不是线程安全的。如果在多线程环境下使用HashMap，需要自己进行同步处理。
• 继承关系：HashTable是Dictionary接口的实现类，而HashMap是Map接口的实现类。
• 效率：HashMap的效率比HashTable高，因为HashMap在设计时没有考虑线程安全，所以在实现上更加简单和高效。
• 方法：HashTable提供了一些额外的方法，如contains方法，用于检查对象是否存在，而HashMap没有提供这个方法。
• 数据结构：HashMap内部使用数组和链表来存储数据，而HashTable内部使用数组来存储数据。

在大多数情况下，如果不需要线程安全，可以使用HashMap，因为它更高效。如果需要线程安全，可以考虑使用ConcurrentHashMap，它提供了线程安全的并发访问。只有在确实需要HashTable提供的额外方法或保证线程安全时，才考虑使用HashTable。

Q2:HashTable与ConcurrentHashMap更推荐哪个？
大模型给出的回答是更推荐ConcurrentHashMap，HashTable是比较早期的线程安全哈希表的实现类。以下是一些推荐使用ConcurrentHashMap的原因：

• 高性能：ConcurrentHashMap在并发环境下具有更好的性能，支持更高的并发读写操作。
• 线程安全：ConcurrentHashMap提供了线程安全的保证，无需显式的同步。
• 灵活性：ConcurrentHashMap提供了更多的灵活性和可配置性，例如可以控制并发级别和锁的粒度。
• 兼容性：ConcurrentHashMap是 Java 5 及以后版本的新特性，与较新的 Java 版本兼容。

Q3:ConcurrentHashMap是如何实现的？为什么线程安全？
【【并发编程四大源码解析】清华讲师畅谈：Java线程池、ThreadLocal、ReentrantLock、ConcurrentHashMap，详解30W面试题！】
【面试必备之ConcurrentHashMap终结篇-黑马程序员杭州校区出品】

https://www.geeksforgeeks.org/concurrenthashmap-in-java/
https://www.geeksforgeeks.org/how-does-concurrenthashmap-achieve-thread-safety-in-java/
https://stackoverflow.com/questions/14947723/is-concurrenthashmap-totally-safe
https://www.developer.com/java/concurrenthashmap-java/