Java基础知识整理
一、集合
数组和集合比较
1. 数组能存放基本数据类型和对象，而集合类存放的都是对象，集合类不能存放基本数据类型。数组和集合存放的对象皆为对象的引用地址。
2. 数组容易固定无法动态改变，集合类容量动态改变。
3. 数组无法判断其中实际存有多少元素，length只告诉了数组的容量，而集合的size()可以确切知道元素的个数。
4. 集合有多种实现方式和不同适用场合，不像数组仅采用顺序表方式。
5. 集合以类的形式存在，具有封装、继承、多态等类的特性，通过简单的方法和属性即可实现各种复杂操作，大大提高了软件的开发效率。
1.1 List
List表达一个有序集合，每个元素都有索引，能够使用索引来访问List中的元素。
ArrayList：底层数据结构是一个数组，查询通过下标，查询速度快，增删慢，线程不安全。
LinkedList: 底层数据结构是链表，插入、删除只需要改变节点的指针指向，所以增删元素快，查询慢，线程不安全。
使用场景：当需要对数据进行访问的情况下选用ArrayList， 需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。
1.2 Set
Set接口的特点是不能包含重复的元素，Set最多有一个null元素。
HashSet: 底层结构采用哈希表实现，元素无序且唯一，线程不安全，效率高，可存储null元素。
TreeSet：底层数据结构采用红黑树来实现，元素唯一且已经排好序；唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法。
LinkedHashSet: 它是HashSet的子类，底层结构链表+哈希表，是一个双链链表。链表保证元素的添加顺序，哈希表保证元素的唯一性。是按照添加元素的顺序存储。
适用场景：HashSet是基于Hash算法实现的，性能通常优于TreeSet。需要排序时采用TreeSet。
HashSet如何保证元素唯一：调用对象的hashCode()方法得到一个哈希值, 然后在集合中查找是否有哈希值相同的对象。(逐个调用equals()方法效率低) 如果没有哈希值相同的对象就直接存入集合，如果有哈希值相同的对象, 就和哈希值相同的对象逐个进行equals()比较,比较结果为false就存入, true则不存。
1.3 Map
HashMap：key值可以为null, value值可以为null, 线程不安全。
LinkedHashMap: 用链表实现来扩展HashMap类，HashMap是没有顺序的， LinkedHashMap可以按照它们插入的顺序排序。
TreeMap: key值不可以为null, value可以为null。 基于红黑树数据结构实现，可以排序。
HashMap的底层实现： HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。put时调用key.hashCode()方法，找到数组位置，存储Entry对象。get时通过hashCode找到数组位置，如果此位置有多个key，用key.equal()方法遍历链表找到值对象。1.8以后如果元素不超过8个用链表，超过8个且元素数量大于64则转为红黑树。
resize: 当HashMap中的元素越来越多时，Hash冲突的几率越高。为了提高查询效率，当数组中的元素个数超过数组大小*loadFactor时， 就会对数据进行扩容。默认情况下数组大小为16， loadFactor为0.75，那么当hashmap中的元素个数超过16*0.75=12时， 就会扩容为16*2=32, 扩大一倍。数组扩容过程中会重新计算hash, 是一个很耗性能的操作，尽量在初始化时预估预算的最大容量。
为什么重写equal()要重写hashcode()方法?
答：提升性能， 如Set集合中是先比较hashcode再做equal比较。
实体类重写equal例子：
public boolean equals(Object obj){
if(obj == null){
return false;
}
//如果是同一个对象返回true，反之返回false
if(this == obj){
return true;
}
//判断是否类型相同
if(this.getClass() != obj.getClass()){
return false;
}
User user = (User)obj;
return userName.equals(user.userName) && password.equals(user.password);
}
1.4 ConcurrentHashMap
key值不能为null, value不能为null。HashMap线程不安全，put时可能会导致数据不一致。resize时可能会造成环形链表，也就是死循环。 ConcurrentHashMap是线程安全的。
原理：JDK1.7采用segment的分段锁机制实现线程安全，其中segment继承自ReentrantLock，结构时Segment + HashEntry数组 + HashEntry链表。JDK1.8去掉了segment, 采用CAS + Synchronized + volatile保证线程安全。结构是数组+链表，如果链表长度大于某个阀值，会转成红黑树。
