本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
Collection接口
Collection接口包含三个子接口Set、List、Queue
Set接口：HashSet类（无序不重复），TreeSet类（有序不重复，底层是红黑树，自平衡的排序二叉树）
List接口：ArrayList类（数组，可随机访问，访问效率高,增删效率低）初始容量是10，右移扩容，约1.5倍
LinkedList类（链表，不能随机访问，访问效率低，增删效率高）
线程不安全
Queue接口：LinkedList类（链表，双端队列）
HashMap
基础
HashMap实现了Map接口，采用key-value形式存储，初始容量是16。
JDK1.7版本
采用数组+链表的形式存储；
使用头插法，在并发情况下会产生环形链表和数据覆盖的情况，get时产生死循环；
JDK1.8版本 （改进红黑树的存储，尾插法，扩容时移动元素的方式）
采用数组+链表+红黑树的形式存储；
使用**尾插法，在并发情况下会产生数据覆盖以及A线程扩容会使得B线程get失败**，并引入了红黑树加快检索速度（复杂度变成O(logn)）。
插入数据时，若数组长度大于64且链表长度大于阈值8，链表会进化为红黑树，移除数据时，链表长度低于阈值6，红黑树会退化为链表。
下标计算
会用扰动函数进行二次hash，再计算下标
key对象的hashcode值异或hashcode的高16位获得一个hash值【(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)】 ，再用hash值&数组长度-1【 (capacity -1) & hash】
优点：
通过混合hashcode值的高位与低位，增加低位的随机性，减少哈希碰撞。因为数组位置的计算是&运算，仅仅最后四位有效(15~001111)。
数组的长度是 2 的幂
（1）长度是 2 的幂才适用于位运算计算下标，位运算更高效。【 (n - 1) & hash】
（2）为了数据的均匀分布，减少哈希碰撞，(n-1)&hash位运算中，数组长度为2的倍数，减1后二进制全是1，坐标的分布是否均匀就完全取决于hash值的分布是否均匀。
PS:若不考虑效率，可使用求余法，长度也不用为2的幂。
比如HashTable数组长度是质数（初始11，扩容len*2+1），使用求余法hashcode%len获取下标。
（3）扩容时扩大2倍也是为了使用位运算的优化(PS:扩容为4倍、8倍也可以)。
扩容resize()
当数组的size达到阙值时即 ++size > loadFactor * capacity 时，需要进行扩容。
扩容操作是新建原数组2倍大的新数组，并将原表结点拷贝到新表中，对原表无修改或修改很小。当原表所有结点都已被拷贝到新表中后，原表会被垃圾回收。
JDK1.7
计算新下标时，先申请一个更大的数组，然后将原数组里面的每一个元素重新 hash后再计算新下标 （9次扰动），然后进行移动。
JDK1.8
优化计算下标，不需要每个元素重新用【hash&(n-1) 】获得下标（2次扰动），将key对象的hash值【hash&oldCapacity】获取之后&旧数组的长度来判断下标，遍历完链表或红黑树后，位置不变的结点存入低链表，位置改变的结点存入高链表，原链表基本均分在高低链表中且顺序与原来相同，将低链表结点放入到新数组的 【旧下标】 位置，将高链表结点放入到新数组 【旧下标+旧数组长度】 位置。
原因：
数组的长度是 2 的 n 次方，所以假设以前的数组长度（16）二进制表示是 010000，那么新数组的长度（32）二进制表示是 100000
它们之间的差别就在于高位多了一个 1，而我们通过 key 的 hash 值（由hashcode相关计算得出）计算在数组中下标的方法是 (数组长度-1) & hash。我们还是拿 16 和 32 长度来举例：
16-1=15，二进制为 001111
32-1=31，二进制为 011111
所以重点就在 key 的 hash 值的从右往左数第五位是否是 1，如果是 1 说明需要搬迁到新位置，且新位置的下标就是原下标+16（原数组大小） ，如果是 0 说明吃不到新数组长度的高位，那就还是在原位置，不需要迁移。
所以，我们刚好拿老数组的长度（010000）来判断高位是否是 1，这里只有两种情况，要么是 1 要么是 0 。
链表的数据是一次性计算完，然后一堆搬运的，因为扩容时候，节点的下标变化只会是原位置，或者原位置+老数组长度，不会有第三种选择。
总结一下，1.8 的扩容不需要每个节点重算 hash 算下标，而是通过和老数组长度的&计算是否为 0 ，来判断新下标的位置。
其他
HashMap的底层原理是什么
jdk8后采用数组+链表+红黑树的数据结构。通过put和get存储和获取对象，用键进行二次hash计算来得到它在bucket数组中的位置来存储Entry对象。当获取对象时，通过get获取到bucket的位置，再通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后在返回值对象。
15. 平时在使用HashMap时一般使用什么类型的元素作为Key？
选择Integer，String这种不可变的类型，这些类已经很规范的覆写了hashCode()以及equals()方法。作为不可变类天生是线程安全的。
string 类型hashcode的计算方法，每个字符的AscII码加权求和得到，第i个字符乘31的(n-i+1)次幂
为什么权是31？satckoverflow有讨论：
主要是因为31是一个奇质数，所以【31* i=32 * i-i=(i<<5)-i】，这种位移与减法结合的计算相比一般的运算快很多。
红黑树与链表转换的阈值如何确定的？
Hashmap中的链表大小超过八个时会自动转化为红黑树，当删除小于六时重新变为链表，为啥呢？
根据泊松分布，在负载因子默认为0.75的时候，单个hash槽内元素个数为8的概率小于百万分之一，所以将7作为一个分水岭，等于7的时候不转换，大于等于8的时候才进行转换，小于等于6的时候就化为链表。
3.谈一下hashMap中put是如何实现的？
1.使用hash()方法，计算关于key的hashcode()值再与Key.hashCode的高16位做异或运算
hash() 的返回值*(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)*
2.如果散列表为空时，调用resize()初始化散列表，默认初识容量(16)和默认加载因子(0.75)
3.如果没有发生碰撞，直接添加元素到散列表中去
4.如果发生了碰撞(hashCode值相同)，进行三种判断
4.1:若equals后内容相同，则替换旧值
4.2:如果是红黑树结构，就调用树的插入方法
4.3:链表结构，循环遍历直到链表中某个节点为空，尾插法进行插入，插入之后判断链表个数是否到达变成红黑树的阙值8；也可以遍历到有节点与插入元素的哈希值和内容相同，进行覆盖。
5.如果桶满了大于阀值，则resize进行扩容
5.谈一下hashMap中get是如何实现的？
对key的hashCode进行hashing得到hash值【hashcode^(hashcode>>>16)】，与运算计算下标获取bucket位置【hash&(capa-1)】，如果在桶的首位上就可以找到就直接返回，如果没有找到则利用equals方法去树中找或者链表中查找节点。
8.为什么是16？为什么必须是2的幂？如果输入值不是2的幂比如10会怎么样？
1.为了数据的均匀分布，减少哈希碰撞，存取高效，因为用位运算确定数据下标位置，若数据不是2的次幂则会增加哈希碰撞的次数和浪费数组空间。(PS:其实若不考虑效率，求余也可以就不用位运算了也不用长度必需为2的幂次)。
2.输入数据若不是2的幂，HashMap通过一通位移运算和或运算得到的肯定是2的幂次数，并且是离那个数最近的数字。
9.谈一下当两个对象的hashCode相等时会怎么样？
获取对象：HashCode相同，通过equals比较内容获取值对象
放入对象：会产生哈希碰撞，若key值相同则替换旧值，不然链接到链表后面，链表长度超过阙值8就转为红黑树存储
7.为什么不直接将key作为哈希值而是与高16位做异或运算？
因为数组位置的确定用的是与运算，仅仅最后四位有效，设计者将key的哈希值与哈希值的高16为做异或运算，使得在做&运算确定数组的插入位置时，低位实际是高位与低位的结合，增加了随机性，减少了哈希碰撞的次数。
HashMap默认初始化长度为16，并且每次自动扩展或者是手动初始化容量时，必须是2的幂。
HashMap和HashTable的区别
- HashMap允许Key-value为null（hash值为0），hashTable不允许（报错）；
- hashMap线程不安全。hashTable线程安全，方法有synchronized修饰，效率低；
- HashMap初始容量是16，扩容时为"原始容量x2"，下标为二次哈希hash&(n-1) ；Hashtable初始容量是11，扩容时为"原始容量x2 + 1"，下标为key的hashCode()%n；
- HashMap继承于AbstractMap类，hashTable继承与Dictionary类。
ConcurrentHashMap
jdk1.7：使用分段锁技术，使用Segment数组，其中Segment继承于 ReentrantLock，segment元素包含一段Entry数组，不同segment的数据段，不会存在锁竞争，提高并发访问率。
- put操作，找到数组下标后会获取锁，获取锁失败会自旋获取锁，自旋到一定次数会阻塞。
- get操作，value 用 volatile 修饰，不需要加锁，get高效。
jdk1.8：使用数组+链表+红黑树的结构,没有使用Segment，使用synchronized+CAS降低锁粒度，控制并发，ReentrantLock会锁住一定范围的Entry数组，synchronized只锁住一个位置的数组元素。
- put操作，找到数组下标，为null则利用CAS写入，不为null则使用synchronized同步代码块写入，若链表数量大于阈值，则转换为红黑树。（synchronized在jdk1.6已经引入了锁升级策略）
- get操作，引入红黑树后查找效率更高。
