集合继承体系图的理解
一、Collection、Collections的区别？
1. java.util.Collection是一个集合的顶级接口。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java类库中有很多具体的实现，其直接继承接口有List与Set。
2. Collections是集合类的一个工具类，其中提供了一系列静态方法，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等操作。
1）排序（sort）：使用sort方法可以根据元素的自然顺序对指定列表按升序进行排序。列表中的所有元素都必须实现Comparable接口。此列表内的所有元素都必须是使用指定比较器可相互比较的。
1 List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
2 int array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
3 for (int i = 0; i < array.length; i++) {
4 list.add(array[i]);
5 }
6 Collections.sort(list);
7 for (int i = 0; i < array.length; i++) {
8 System.out.println(list.get(i));
9 }
10 结果：23 111 112 231 456
2）混排（shuffling）：混排算法所做的正好与sort相反，它打乱在一个List中可能有的任何排列的踪迹。也就是说，基于随机源的输入重排该list，这样的排列具有相同的可能性（假设随机源是公正的）。这个算法在实现一个碰运气的游戏中是非常有用的。例如，它可被用来混派代表一副牌的card对象的一个list。另外，在生成测试案例时，它也是十分有用的。
3）反转（reverse）：使用reverse方法可以根据元素的自然顺序对指定列表按降序进行排序。Collections.reverse(list)
4）替换所有的元素（fill）：使用指定元素替换指定列表中的所有元素。Collections.fill(li,"aaa");
5）拷贝（copy）：用两个参数，一个目标list和一个源list，将源的元素拷贝到目标，并覆盖它的内容。目标list至少与源一样长。如果它更长，则在目标list中的剩余元素不受影响。
Collections.copy(list,li)：前面一个参数是目标列表，后一个是源列表
6）返回Collections中的最小元素（min）：根据指定比较器产生的顺序，返回给定collection的最小元素。collection中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的。
Collections.min(list)
7）返回Collections中的最大元素（max）：根据指定比较器产生的顺序，返回给顶collection的最大元素。Collections.max(list)
8）lastIndexOfSubList：返回值定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置。 int count = Collections.lastIndexOfSubList(list,li);
9）Rotate：根据指定的距离循环移动指定列表中的元素。 Collections.rotate(list,-1); //如果是负数，则正向移动，正数则反向移动。
二、List、Set的区别？
List与Set都继承于Collection，Collection是集合的顶级接口；
List为有序可重复的集合接口，ArrayList、LinkedList、Vector为其实现类；
Set是无序不重复的集合接口，HashSet、LinkedHashSet、TreeSet为其实现类。
取出元素的方法只有迭代器。不可以存放重复元素，元素存取是无序的。因此存入Set中的每个对象都必须重写equals()和hashCode()方法来确保对象的唯一性。
三、ArrayList、LinkedList、Vector的区别和实现原理?
ArrayList和Vector只能按顺序存储元素（从下标为0的位置开始），删除元素的时候，需要移位并置空，默认初始化容量都是10。
ArrayList和Vector基于数组实现的，LinkedList基于双向循环链表实现的（含有头结点）。
1、线程安全性
ArrayList不具有线程安全性，用在单线程环境中。LinkedList也是线程不安全的，如果在并发环境下使用它们，可以用Colletions类中的静态方法synchronizedList()对ArrayList和LinkedList进行调用即可。
Vector是线程安全的，即它的大部分方法都包含关键字synchronized。Vector的效率没有ArrayList和LinkedList高。
2、扩容机制
从内部实现机制来讲，ArrayList和Vector都是使用Object的数组形式来存储的。当你向这两种类型中增加元素的时候，若容量不够，需要进行扩容。ArrayList扩容后的容量是之前的1.5倍，然后，把之前的数据拷贝到新建的数组。Vector默认情况下扩容后的容量是之前的2倍。
Vector可以设置容量增量，而ArrayList不可以。在Vector中有capacityIncrement：向量的大小大于其容量时，容量自动增加的量。如果在创建Vector时，指定了capacityIncrement的大小；则每次当Vector中动态数组容量需要增加时，如果容量的增量大于零，增加的大小都是capacityIncrement。如果容量的增量小于等于零，则每次需要增大容量时，向量的容量将增大为之前的2倍。
可变长度数组的原理：当元素个数超过数组的长度时，会产生一个新数组，将原数组的数据复制到新数组，再将新的元素添加到新数组中。
3、增删改查的效率
ArrayList和Vector中，从指定的位置（用index）检索一个对象，或在集合的末尾插入、删除一个对象的时间是一样的，可表示为O(1)。但是，如果在集合的其他位置增加或删除元素那么花费的时间是O(N)。LinkedList中，在插入、删除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的—O(1)。但它在索引一个元素的时候比较慢，为O(N)。
所以，如果只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是对其他指定位置的插入、删除操作，最好选择LinkedList。
四、HashMap、HashTable
1、HashTable是线程安全的，方法是synchronized的，适合在多线程环境中使用，效率稍低；HashMap是线程不安全的，方法不是synchronized的，效率稍高，适合在单线程环境下使用，所以在多线程场合下使用的话，需要手动同步HashMap，Collections.sychronizedMap()。
HashTable的效率比较低的原因？
在线程竞争激烈的情况下HashTable的效率非常低下。因为当一个线程访问HashTable的同步方法时，访问其他同步方法的线程就可能进入阻塞或者轮询状态。如线程1使用PUT进行添加元素，线程2不但不能使用PUT方法添加元素，并且也不能使用GET方法来获取元素，所以竞争越激烈效率越低。
2、HashMap的key和value都可以为null值，HashTable的key和value都不允许有null值。
3、HashMap中的数组的默认大小是16，而且一定是2的倍数，扩容后的数组长度是之前数组长度的2倍。HashTable中数组的默认大小为11，扩容后数组长度是之前数组长度的2倍+1。
4、哈希值的使用不同。
HashMap重新计算hash值，而且用&代替求模：
1 int hash = hash(key.hashcode());
2 int i = indexFor(hash,table.length);
3 static int hash(Object x){
4 int h = x.hashCode();
5 h+=~(h<<9);
6 h^=(h>>>14);
7 h+=(h<<4);
8 h^=(h>>>10);
9 return h;
10 }
11 static int indexFor(int h,int length){
12 return h&(length-1);//hashmap的表长永远是2^n
13 }
HashTable直接使用对象的hashCode值：
1 int hash = key.hashCode();
2 int index = (hash&&0x7FFFFFFF)
5、判断是否含有某个键
在HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null值时，既可以表示HashMap中没有该键，也可以表示该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能用get()方法来判断HashMap中是否存在某个键，而应该用ContainsKey()方法来判断。Hashtable的键值都不能为null，所以可以用get()方法来判断是否含有某个键。
五、HashSet
哈希表存放的是哈希值。hashset存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和list显然不同）而是按照哈希值来存的所以取数也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的hashcode方法来获取的，hashset首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较equals方法，如果equals结果为true，hashset就视为同一个元素。如果equals为false就不是同一个元素。
哈希值相同equals为false的元素是怎么存储呢？就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中），也就是哈希一样的存一列。
六、TreeSet
1、treeset是使用二叉树的原理对add的对象按照指定的顺序排序，每增加一个对象都会进行排序，将对象插入到二叉树指定的位置；
2、Integer和String对象都可以进行默认的treeset排序，而自定义的对象是不可以的，自己定义的类必须实现Comparable接口，并且覆盖相应的compareTo()函数，才可以正常使用。
3、在重写compareTo()函数时，要返回相应的值才能使treeset按照一定的规则进行排序。
4、比较此对象与指定对象顺序，如果该对象小于、等于或大与指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。
七、TreeMap（可排序）
treeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用iterator遍历treeMap时，得到的记录是排过序的。
如果使用排序的映射，建议使用treeMap。
在使用treeMap时，key必须实现Comparable接口或在构造treeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常。
八、LinkedHashMap（记录插入顺序)
LinkedHashMap是hashMap的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造函数时带参数，按照访问次序排序。
九、Map接口与Collection接口的区别？
Map是双列的，Collection是单列的；
Map的键值唯一，Collection的子接口set是唯一的；
Map的数据结构只针对键有效，Collection针对元素有效；
| 集合 | 初始容量 | 扩容因子 | 负载因子 | 底层结构 | 线程是否安全 |
| ArrayList | 10 | 1.5 | 无（满了扩容） | 数组 | 否 |
| Vector | 10 | 2 | 无（满了扩容） | 数组 | 是 |
| HashMap | 16 | 2 | 0.75 | 数组+链表+红黑树 | 否 |
| HashSet | 16 | 2 | 0.75 | 数组+链表+红黑树 | 否 |
| HashTable | 11 | 2*1+1 | 0.75 | 数组+链表 | 是 |
