Java入门高频考查基础知识7-深入挖掘Java集合框架的奇幻世界2（39题2.8万字参考答案）

Java 集合是 Java 编程中至关重要的组成部分，它为开发者提供了丰富、灵活、高效的数据结构和算法。无论是初学者还是有经验的开发者，在使用 Java 进行编程时都会频繁地接触到集合框架。这篇文章将深入探讨 Java 集合的重要性，以及为什么它对于编写优秀的应用程序至关重要。

Java 集合框架为我们提供了一个强大的工具箱，其中包含了各种不同类型的集合类，如列表、集、队列、栈和映射等。这些集合类是用于存储和操作数据的容器，它们可以根据不同的需求提供快速、高效地数据访问。无论是存储大量数据、进行高效搜索还是实现特定的数据结构，Java 集合类都能满足各种需求。

Java 集合框架的重要性不仅体现在其提供的灵活性和高效性上，还体现在其广泛的应用领域。无论是开发桌面应用程序、Web 应用程序、移动应用程序还是大型企业级应用，Java 集合类都是不可或缺的工具。开发者可以使用集合类来管理和组织数据，实现数据结构，简化算法实现，以及提供更好的代码可读性和维护性。

此外，Java 集合框架也是 Java 标准库中最重要的部分之一，广泛应用于大量的第三方库和框架中，如 Spring、Hibernate、Apache Commons 等。这些库和框架都基于 Java 集合类构建，通过使用集合类，我们可以更方便地与这些库和框架进行交互，提供更好的集成和扩展性。

Java 集合是 Java 编程中不可或缺的一部分，它提供了强大的数据结构和算法的实现，对于编写高效、可维护和可扩展的应用程序至关重要。无论是初学者还是有经验的开发者，都应该深入了解和熟练使用 Java 集合框架，以充分发挥其在应用程序开发中的作用。

一、HashMap是怎么解决哈希冲突的

二、什么是哈希

三、什么是哈希冲突

四、HashMap数据结构

五、哪些数据类型可作为Map的Key

六、String和Integer适合作为Map的key

七、Object作为HashMap的key

八、不直接使用hashCode作为HashMap的table的下标

[九、HashMap长度为 2 的幂次](#九、HashMap长度为 2 的幂次)

[十、HashMap 与HashTable区别](#十、HashMap 与HashTable区别)

十一、TreeMap

十二、何时用HashMap何时用TreeMap

[十三、HashMap 和ConcurrentHashMap 的区别](#十三、HashMap 和ConcurrentHashMap 的区别)

[十四、ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别](#十四、ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别)

[十五、ConcurrentHashMap 底层实现原理](#十五、ConcurrentHashMap 底层实现原理)

[十六、Array 和 ArrayList区别](#十六、Array 和 ArrayList区别)

[十七、Array和List 之间的转换](#十七、Array和List 之间的转换)

[十八、comparable 和 comparator 的区别](#十八、comparable 和 comparator 的区别)

[十九、Collection 和Collections区别](#十九、Collection 和Collections区别)

[二十、TreeMap 和 TreeSet 排序比较元素](#二十、TreeMap 和 TreeSet 排序比较元素)

[二十一、Collections 的 sort()方法比较元素](#二十一、Collections 的 sort()方法比较元素)

二十二、ConcurrentHashMap如何解决hash冲突

二十三、ConcurrentHashMap如何解决分段锁冲突

二十四、HashMap最佳实战

二十五、HashTable最佳实战

二十六、TreeMap最佳实战

二十七、LinkedHashMap最佳实战

二十八、ConcurrentHashMap最佳实战

二十九、HashSet最佳实战

三十、TreeSet最佳实战

三十一、LinkedHashSet最佳实战

三十九、Collections常用核心API

一、HashMap是怎么解决哈希冲突的

HashMap ++解决哈希冲突的方法是使用链地址法（Chaining）++。

当多个不同的键映射到哈希桶数组的同一个位置（即发生哈希冲突）时，HashMap 会在该位置维护一个链表或者红黑树的数据结构，来存储冲突的键值对。

具体解决哈希冲突的步骤如下：

计算哈希值： 首先，根据键的哈希函数计算出键的哈希值。

映射到数组位置： 使用哈希值对数组长度进行取模运算，得到键值对在数组中的位置（即哈希桶的索引）。

插入键值对： 如果对应位置上没有键值对，则直接插入到该位置。如果对应位置上已经存在键值对，则使用键的 equals() 方法来判断是否已存在相同的键。如果存在相同的键，则更新对应位置上的值。如果键不同，则将新的键值对插入到链表或红黑树中。

在链表的情况下，新的键值对会被插入到链表的末尾，形成一个链表节点；在红黑树的情况下，HashMap 会根据键值对数量和阈值的关系来决定是否将链表转化为红黑树。当链表长度超过一定阈值时，会将链表转化为红黑树，以提高查找、插入和删除等操作的效率。

当需要进行键值对的查找时，HashMap 会根据哈希值计算键的位置，在对应位置的链表或红黑树中进行查找，通过键的 equals() 方法来判断是否找到匹配的键值对。

通过链地址法，HashMap 能够有效地解决哈希冲突，使得各个键值对能够均匀地分布在哈希桶数组中，并提供快速的查找和插入等操作。

二、什么是哈希

哈希（Hash）是++一种将任意长度的输入数据转换为固定长度输出的算法或函数。++

哈希算法通过将输入数据（也称为消息）经过计算、混合和压缩等过程，生成一个称为哈希值（Hash Value）或摘要（Digest）的固定长度字符串。哈希值通常由一串数字和字母组成，具有固定的位数。

哈希算法具有以下特点：

固定长度输出： 无论输入数据的长度如何，哈希算法都会生成固定长度的哈希值。

唯一性： 不同的输入数据很难产生相同的哈希值。但由于哈希算法的输出固定长度，因此会存在哈希冲突，即不同输入数据产生相同哈希值的情况。

不可逆性： 无法从哈希值中还原出原始的输入数据。即使输入数据发生细微的变化，哈希值也会截然不同。

高速计算： 哈希算法能够在较短的时间内生成哈希值，使其适用于大规模数据的处理和查找。

哈希算法在计算机科学和密码学中被广泛应用。在计算机领域，哈希算法常用于数据索引、数据校验、密码存储、消息摘要等方面。在密码学中，哈希算法用于数字签名、消息认证码、密钥派生等安全应用。

常见的哈希算法有 MD5、SHA-1、SHA-256 等，不同的算法具有不同的哈希值长度和计算复杂度，选择适合的哈希算法取决于具体的应用需求和安全性要求。

三、什么是哈希冲突

哈希冲突（Hash Collision）是指在哈希表或哈希算法中，不同的输入数据经过哈希函数计算后得到相同的哈希值的情况。

由于哈希算法的输出是固定长度的哈希值，而输入数据的长度和取值范围是不受限制的，所以在输入数据量大于哈希值范围时，必然会出现不同的输入数据映射到同一个哈希值的情况，即哈希冲突。

哈希冲突是不可避免的，因为无论哈希函数多么优秀，输入空间的数据量总是大于哈希表存储空间的大小。

哈希冲突可能会对哈希表的性能和功能造成影响，主要体现在以下几个方面：

查找效率下降： 当多个不同的键映射到哈希表的同一个位置时，需要遍历链表或红黑树来查找对应的键值对，导致查找效率降低。

存储冲突处理： 当发生哈希冲突时，需要额外的数据结构（如链表或红黑树）来存储冲突的键值对，这增加了空间的使用。

哈希表性能下降： 当哈希冲突较严重时，会导致哈希表的负载因子增加，进而影响哈希表的性能，例如插入、删除和查找等操作。

为了解决哈希冲突，常用的方法是使用开放地址法（Open Addressing）或链地址法（Chaining）。

**开放地址法：**在发生哈希冲突时，将键值对插入到离冲突位置最近且尚未被占用的空闲位置。常用的开放地址法包括线性探测、二次探测和双重哈希等。

**链地址法：**在哈希表的每个位置上保持一个链表或红黑树，哈希冲突时，将新键值对插入到链表或红黑树的末尾。Java 的 HashMap 就是使用链地址法来解决哈希冲突的。

通过合理选择和设计哈希函数，以及合适的冲突解决方法，可以减少哈希冲突的发生，提高哈希表的性能和散列均匀性。

四、HashMap数据结构

Java中，保存数据有两种比较简单的数据结构：数组和链表。

数组的特点：录址容易，插入和删除困难。

链表的特点：寻址困难，但插入和删除容易。

数组和链表结合在一起，发挥两者各自的优势，就可以使用两种方式：链地址法和开放地址法可以解决哈希冲突。

结构如下图所示：

链表法就是奖相同的hash 值的对象组织成一个链表放在 hash 值对应的槽位；

开放地址法是通过一个控测算法，当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位。

相比于 hashCode 返回的 int 类型，我们 hashMap 初始的容量大小 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4（即2的4次方 16）要远小于 int 类型的范围，所以我们如果只是单纯的用 hashCode 取余来获取对应的 buchet 这将会大大增加哈希碰撞的概率，并且最坏情况下还会将 HashMap 变成一个单链表，所以我们还需要对 hashCode 作一定的优化。

hash() 函数

哈希容易冲突的主要是因为使用hashCode 取余，那么相当于参与运算的只有 hashCode 的低位，高位是没有起到任何作用，所以我们是让 hashCode 取值出的高位也参与运算，进一步降低 hash 碰撞的概率，使得数据分布更平均，这种操作称为扰动。
java 复制代码
static final int hash(Object key) {
        int h;
        // 与自己右移 16 位进行异或运算（高低位异或）
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }
总结，HashMap 使用了哪些方法来有效解决哈希冲突的：

链表法就是将相同 hash 值的对象组织成一个链表在 hash 值对应的槽位；

开放地址法是通过一个探测算法，当某个槽位已经被占据的情况下继续查找下一个可以使用的槽位。

五、哪些数据类型可作为Map的Key

几乎任何类型都可以作为 Map 的键（key），但需要满足两个条件：

不可变性：作为 Map 的键的对象必须是不可变的。这是因为 Map 的键是用于在哈希表中进行查找和比较的，如果键的值发生改变，可能导致无法正确找到对应的值。

唯一性：作为 Map 的键时，对象必须保证唯一性。即在 Map 中的键不能重复，每个键只能对应一个值。这是因为 Map 是基于键值对的数据结构，如果有两个键具有相同的值，可能会导致混淆和错误。

常见的可以作为 Map 键的类型包括：

基本数据类型（如整型、字符型等）及其包装类

字符串类型

枚举类型

不可变类型的类（如 LocalDate、LocalTime 等）

自定义类，需要正确实现 equals() 和 hashCode() 方法，以保证唯一性和正确的比较和查找。

需要注意的是，对于自定义类作为 Map 的键时，必须正确实现 equals() 和 hashCode() 方法。equals() 方法用于比较两个键的值是否相等，hashCode() 方法用于计算键的哈希码，保证在哈希表中存储和查找键值对的效率。如果不正确实现这两个方法，可能会导致键无法正确比较和查找，或者出现意想不到的问题。

综上所述，任何类型都可以作为 Map 的键，但需要满足不可变性和唯一性的条件，并且对于自定义类需要正确实现 equals() 和 hashCode() 方法。

六、String和Integer适合作为Map的key

HashMap 中 String、Integer 类型适合作为键（key）的原因包括以下几点：

不可变性：String 和 Integer 对象都是不可变的，一旦创建其值就不能被修改。这符合作为 Map 键的基本要求，可以避免在作为键时发生意外的修改。

唯一性：String 和 Integer 对象具有良好的唯一性，相同的字符串或整数具有相同的值，因此可以保证在 HashMap 中的键是唯一的。

良好的哈希性能：String 和 Integer 类都有良好的哈希算法，它们的哈希码分布均匀，能够最大程度避免哈希冲突，保证了 HashMap 在不同键的存储和查找效率。

方便性：String 作为键，能够提供良好的可读性和易用性。在实际开发中，常常需要使用字符串来作为键来表示各种属性和标识。

String 和 Integer 作为 HashMap 的键是非常适合的，它们满足了键的不可变性、唯一性和良好的哈希性能，同时也具有较好的可读性和易用性。因此，在使用 HashMap 时，String 和 Integer 类型通常是首选的键类型。

七、Object作为HashMap的key

重写HashCode() 和 equals()方法

唯一性要求 : 作为 HashMap 的键，Object 对象需要满足唯一性要求。即在 HashMap 中的键不能重复，每个键只能对应一个值。为了保证唯一性，你需要在自定义的类中正确实现 equals() 和 hashCode() 方法，以便进行键的比较和哈希计算。

不可变性优势: 如果 Object 类的子类是不可变的，比如 String 类，那么使用它作为键是非常合适的，因为不可变性能够确保键的值在作为键时不会被修改。

正确实现的重要性 : 如果自定义类作为 Object 的子类，并作为 HashMap 的键，你需要确保正确实现了 equals() 和 hashCode() 方法。如果没有正确实现这两个方法，HashMap 将不能正确比较和查找键值对。

需要特别注意的是，当使用自定义类作为键时，为了保证正确性和可靠性，要确保在自定义类的属性中使用的所有对象都正确实现了 equals() 和 hashCode() 方法。

Object 类型可以作为 HashMap 的键，但需要满足唯一性的要求，并要正确实现 equals() 和 hashCode() 方法。另外，不可变的子类更适合作为键，以确保键的值不会被修改。

八、不直接使用hashCode作为HashMap的table的下标

hashCode() 方法返回的是 int 整数类型，其范围为 -(2 ^31) ~ (2 ^ 31 - 1)，达40亿个映射空间，而HashMap的容量范围是在16 ～ 2^30，HashMap 通常情况下是取不到最大值的，并且设备上也难以提供这么多的存储空间，从而导致通过 hashCode() 计算出的哈希值可能不在数组大小范围内，进而无法匹配存储位置；

解决

HashMap 自己实现了自己的 hash() 方法，通过两次扰动使得它自己的哈希值高低位行进行异或运算，降低哈希碰撞也使得数据分布更平均；

在保证数组长度为2 的幂次方的时候，使用hash() 运算之后的值与运算 (&) (数组长度 - 1) 来获取数组下标的方式进行存储，这样一来是比取余操作更加有效率，二来也是因为只有当数组长度为 2 的幂次方时，h & (length - 1) 才等价于 h%length，三来解决了"哈希值与数组大小范围不匹配"的问题。

九、HashMap长度为 2 的幂次

HashMap 的长度被设计为 2 的幂次方是出于哈希算法和优化的考虑。这种选择可以带来以下几个好处：

更高的散列性能：HashMap 使用一个哈希函数将键的哈希码映射到某个数组的索引位置上。如果数组长度是 2 的幂次方，这样就可以通过对哈希码进行位运算来计算索引值，使得计算出的索引分布更加均匀，减少哈希冲突的概率。

更高的性能和更少的冲突：如果哈希码的分布不均匀，会导致冲突的增加，使得需要进行更多的键比较和链表遍历操作，从而降低 HashMap 的性能。使用长度为 2 的幂次方的数组可以提高散列性能，减少冲突，从而提升 HashMap 的性能。

更好的空间利用率 ：长度为 2 的幂次方的数组在分配内存时更加高效。对于长度为 2 的幂次方的数组，计算索引的位运算操作可以用位运算符代替模运算符，因为 (length - 1) & hash 的结果等同于 hash % length，但是位运算的性能更高。

方便的扩容：长度为 2 的幂次方的数组在扩容时更容易处理。当需要扩容时，HashMap 可以通过将原来数组的大小翻倍，并且将键重新分配到新的索引位置上，而无需重新计算所有键的索引位置。这样可以减少扩容操作的成本。

将 HashMap 的长度设计为 2 的幂次方是为了提高散列性能、减少冲突、优化空间利用率以及方便的扩容操作。这种设计选择能够提高 HashMap 的效率和性能。

十、HashMap 与HashTable区别

HashMap 和 HashTable 都是用于存储键值对的数据结构，但它们之间存在几个重要的区别：

1.线程安全性:

HashMap 不是线程安全的，可以在多线程环境下使用，但需要外部同步来保证线程安全。

HashTable 是线程安全的，对其操作是同步的。虽然提供了线程安全性，但由于是在每个方法上加上了 synchronized 关键字，因此会导致在多线程环境下的性能有所下降。

2.继承关系:

HashMap 继承自 AbstractMap 类，实现了 Map 接口，属于 Java Collections Framework 的一部分。

HashTable 继承自 Dictionary 类，实现了 Map 接口，但是Dictionary类已经被废弃了。

3.Null键值的处理:

HashMap 允许键和值为 null，即可以有一个键为 null 的键值对，并且可以有多个值为 null 的键值对。

HashTable 不允许键或值为 null，如果键或值为 null，将会抛出 NullPointerException。

4.初始容量和扩容:

HashMap 的初始容量为 16，负载因子为 0.75。当 HashMap 中的元素个数超过负载因子与容量的乘积时，会进行扩容操作。

HashTable 需要在构造方法中指定初始容量和负载因子，但不会进行自动扩容，而是在每次容量超出当前值时，容量翻倍加一，重新计算哈希，导致性能下降。

5.迭代器的支持:

HashMap 的迭代器是 fail-fast 的，如果在迭代过程中 HashMap 发生结构上的改变，会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

HashTable 的迭代器是 fail-safe 的，它不会抛出 ConcurrentModificationException 异常，因为迭代过程中对 HashTable 的结构进行修改时，会将其复制一份以避免并发修改异常。

HashMap 是较新的实现，它提供更好的性能，并且更灵活，而 HashTable 是早期的实现，因为它是线程安全的，所以在多线程环境中使用。在单线程环境下，一般推荐使用 HashMap。

十一、TreeMap

TreeMap 是 Java 中的一个基于红黑树（Red-Black tree）实现的有序映射表（SortedMap），它继承自 AbstractMap 类，实现了 NavigableMap 接口。与 HashMap 不同，TreeMap 中的键值对是有序的，它根据键的自然顺序或者自定义的比较器进行排序。

TreeMap 的特点包括：

有序性： TreeMap 中的键值对是有序的，它可以根据键的自然顺序或者自定义的比较器进行排序。这使得可以按照键值对的顺序进行迭代，或者查找最接近某个键的键值对。

基于红黑树实现： TreeMap 的内部实现基于红黑树数据结构，这保证了在增删改查操作的时间复杂度上有较好的性能表现。红黑树是一种自平衡的二叉查找树，能够保证常数时间的查找、插入和删除操作。

线程不安全： TreeMap 不是线程安全的，在多线程环境下需要外部同步来确保线程安全。

元素唯一性： TreeMap 中的键是唯一的，值可以重复。

TreeMap 主要用于需要按照键的顺序进行遍历或查找的场景，它提供了一系列的方法来处理有序的键值对集合。可以通过比较器或者自然顺序进行排序，并支持按照指定范围查找键值对，或者高效地进行插入、删除以及查找操作。

TreeMap 是一个基于红黑树实现的有序键值对集合，提供了按照顺序遍历和查找的能力，适用于需要有序存储和操作键值对的场景。

十二、何时用HashMap何时用TreeMap

在选择使用 HashMap 还是 TreeMap 时，需要根据具体的需求和场景进行考量：

使用 HashMap 的情况：

如果不需要对键值对进行排序，只关心快速的查找、插入和删除操作，可以选择使用 HashMap。HashMap 能够在 O(1) 的时间复杂度内完成这些操作（平均情况下）。

如果不用关心键值对之间的顺序关系，而只是简单地将键映射到值，那么 HashMap 是一个更简单、更高效的选择。

如果键值对的唯一性不是必须的，即键可以重复，可以选择 HashMap。HashMap 允许键为 null，并且允许多个键对应相同的值。

使用 TreeMap 的情况：

如果需要对键值对进行排序，并且希望按照键的自然顺序或者自定义的比较器进行排序，可以选择使用 TreeMap。TreeMap 提供了根据键排序的能力，可以在按照顺序遍历键值对或者查找特定范围内的键值对时提供便利。

如果需要查找某个范围内的键值对（比如查找大于或小于某个键的所有键值对），可以选择 TreeMap。TreeMap 提供了相关的方法用于高效地处理这些需求。

如果可以接受性能略低一些的情况下，TreeMap 提供了更严格的有序性保证，对于需要按照顺序进行操作的场景来说是一个更合适的选择。

当需要快速的查找、插入和删除操作，并且不关心顺序时，可以选择使用 HashMap。而当需要有序性保证以及相关的有序操作时，可以选择使用 TreeMap。

十三、HashMap 和ConcurrentHashMap 的区别

HashMap 和 ConcurrentHashMap 都是 Java 中用于存储键值对的数据结构，但它们在多线程环境下的线程安全性和性能方面有一些区别：

1.线程安全性：

HashMap 不是线程安全的数据结构，对于多线程环境下的并发操作，需要使用外部同步手段来确保线程安全。

ConcurrentHashMap 是线程安全的数据结构，它采用了锁分段技术（Segment），将整个数据结构分成多个独立的段（Segment），每个段维护着一个锁，不同的段可以被不同的线程同时访问和修改，提供了更细粒度的并发控制。

2.性能：

HashMap 在多线程环境下，由于需要使用外部同步手段来保证线程安全，因此性能可能不如 ConcurrentHashMap，尤其是在高并发情况下，由于锁的竞争可能会导致性能下降。

ConcurrentHashMap 在多线程环境下，由于采用了锁分段技术，不同的段可以被不同的线程独立访问，可以提供更好的并发性能。不同线程可以同时读取不同的段，在写入操作时只需要锁住对应的段，而不会影响其他段的读写操作。

3.锁粒度：

HashMap 的整个数据结构在并发环境下只能被一个线程访问，锁住整个数据结构，这样可能导致性能瓶颈和竞争问题。

ConcurrentHashMap 通过将数据结构分解为多个段，不同的段可以被不同的线程同时访问，每个段内部是线程安全的，同时多个线程可以并发地读取和写入不同的段，提供了更细粒度的并发控制，减少了竞争和锁争用。

HashMap 适合在单线程环境或者非常低并发的环境下使用，而 ConcurrentHashMap 适合在多线程环境下需要高并发性能和线程安全的场景下使用，特别是在读写操作都很频繁的情况下。

十四、ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 都是用于多线程环境下的线程安全的哈希表，但它们在实现上有一些区别，主要包括以下几点：

1.实现方式：

Hashtable 是早期的 Java 类，它是线程安全的，内部使用 synchronized 来保证线程安全。这意味着对 Hashtable 的所有读写操作都是同步的，即一个线程在进行写操作时，其他线程无法进行读写操作，进而导致性能瓶颈。

ConcurrentHashMap 是在 Java 5 中引入的，它使用了更先进的锁分段（lock striping）技术，将整个数据结构分为多个段，在默认情况下有 16 个段，不同的段可以被不同的线程同时访问，提供了更细粒度的并发控制，因此在高并发情况下性能更好。

2.线程安全性：

Hashtable 是线程安全的，所有的操作都是同步的，但是在高并发情况下，由于使用了全局锁，性能会受到影响。

ConcurrentHashMap 也是线程安全的，但采用了更先进的锁分段技术，可以提供更好的并发性能。

3.Null 值：

Hashtable 不允许 null 作为键或值，任何试图插入 null 的操作都会抛出 NullPointerException。

ConcurrentHashMap 允许 null 作为键或值。

4.迭代器：

对于 Hashtable，迭代器是 fail-fast 的（快速失败），当在迭代过程中对集合结构进行了修改，会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

ConcurrentHashMap 的迭代器不是 fail-fast 的，允许在迭代过程中对集合结构进行修改。

总的来说，ConcurrentHashMap 相对于 Hashtable 在并发性能上有优势，由于使用了锁分段技术，可以提供更好的并发性能；而 Hashtable 则是一个早期的线程安全的哈希表实现，因为使用了全局锁，所以在高并发环境下性能可能不如 ConcurrentHashMap。同时注意到 ConcurrentHashMap 相对宽松一些，允许 null 作为键或值，而 Hashtable 则不允许。

十五、ConcurrentHashMap 底层实现原理

ConcurrentHashMap 是 Java 中并发安全的哈希表实现，它使用了锁分段技术来提供更好的并发性能。下面是它的底层实现原理：

1.分段数组结构：

ConcurrentHashMap 内部维护一个 Segment 数组，每个 Segment 是一个独立的哈希表，继承自 ReentrantLock 并实现了 Serializable 接口。

Segment 是 ConcurrentHashMap 并发控制的基本单元，可以看作是一个小型的 HashMap。

2.数据插入：

ConcurrentHashMap 将传入的键值对通过哈希函数计算出对应的 Segment 的索引。

每个 Segment 维护一个独立的哈希表，数据在插入时，只需要锁住对应的 Segment，保证线程安全，而不需要锁住整个哈希表。

如果多个线程需要写入不同的 Segment，它们可以并发地进行写操作，提高了并发性能。

3.数据读取：

数据的读取操作在 ConcurrentHashMap 中不需要加锁，并发读取是安全的。

各个 Segment 内部的哈希表是线程安全的，读取操作可以并发进行，不会出现数据不一致的情况。

4.扩容：

ConcurrentHashMap 的扩容是针对每个 Segment 单独进行的，可以实现并发扩容。

扩容过程中，每个 Segment 只会锁住自己的哈希表，其他的 Segment 还可以并发进行读写操作。

ConcurrentHashMap 的底层实现通过锁分段技术将整个哈希表分割成多个小的 Segment，每个 Segment 维护一个独立的哈希表。这样可以提供更细粒度的锁定粒度，实现对不同段的并发访问。通过这种方式，ConcurrentHashMap 在高并发环境下能够获得更好的性能和并发控制能力。

十六、Array 和 ArrayList区别

Array 和 ArrayList 都是 Java 中用于存储多个元素的数据结构，但它们有一些区别：

1.数据类型：

Array 是 Java 中的数组，用于存储固定长度的相同类型的元素。

ArrayList 是 Java 中的动态数组，它实际上是基于数组实现的，可以动态增长和缩小，并且可以存储不同类型的元素（通过泛型实现）。

2.长度：

Array 一旦创建后，其长度就固定不变，无法增加或减少。

ArrayList 的长度是可变的，可以动态增加或删除元素，根据需要进行扩容或缩容。

3.使用方法：

Array 在定义时需要指定数组的长度，可以通过索引直接访问和修改数组中的元素，如 array[0] = 1。

ArrayList 创建后不需要指定初始长度，可以通过调用 add() 方法不断向其中添加元素，也可以通过 get() 方法获取元素，而且还支持其他便捷的操作方法。

4.原生类型：

Array 可以存储原生类型（如 int、char 等），也可以存储对象类型。

ArrayList 只能存储对象类型，对于原生类型，需要使用其对应的包装类作为元素类型（如 Integer、Character）。

Array 是静态数组，长度固定且存储相同类型的元素；而 ArrayList 是动态数组，长度可变，可以存储不同类型的元素，并提供了更多便捷的操作方法。在实际开发中，ArrayList 更加灵活，使用更为广泛。

十七、Array和List 之间的转换

可以使用一些方法来实现数组（Array）和列表（List）之间的转换。下面我将介绍几种常用的转换方式：

1.数组转换为列表：
java 复制代码
String[] array = {"a", "b", "c"};
List<String> list = Arrays.asList(array);
使用 Arrays 类的 asList() 方法可以将数组转换为列表，示例如下：

2.列表转换为数组：
java 复制代码
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
String[] array = list.toArray(new String[0]); // 这里的参数是数组的类型和大小，也可以传入新的数组来存储
使用 List 的 toArray() 方法可以将列表转换为数组，示例如下：

3.使用循环逐个转换：
java 复制代码
// 数组转换为列表
String[] array = {"a", "b", "c"};
List<String> list = new ArrayList<>();
for (String s : array) {
    list.add(s);
}

// 列表转换为数组
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
String[] array = new String[list.size()];
list.toArray(array);
可以使用 for 循环逐个将数组中的元素添加到列表中，或者将列表中的元素添加到数组中，示例如下：

这些方法可以在数组和列表之间方便地进行转换，但需要注意的是，数组和列表在内部实现和特性上存在一些差异，转换时需要留意可能涉及到的类型转换和数据丢失的情况。

十八、comparable 和 comparator 的区别

Comparable 和 Comparator 是 Java 中用于比较对象的两种不同方式。它们有以下区别：

Comparable:

Comparable 是 Java 提供的接口，要实现 Comparable 接口，需要在自定义的类中实现 compareTo() 方法。

Comparable 接口的实现类可以实现对象自身的默认排序规则。

当使用 Comparable 进行比较时，比较逻辑是被比较对象调用 compareTo() 方法来和另一个对象进行比较。

Comparator:

Comparator 是 Java 提供的接口，要实现 Comparator 接口，需要在自定义的类中实现 compare() 方法。

Comparator 接口的实现类可以提供多种不同的比较规则，实现自定义排序。

当使用 Comparator 进行比较时，需要创建一个 Comparator 实例，并调用 compare() 方法来进行对象的比较。

Comparable 是对象自身的内部比较逻辑，对象类内部实现 compareTo() 方法来定义比较规则；而 Comparator 是外部比较逻辑，需要通过实现 compare() 方法来定义不同的比较规则，可以为同一个对象类提供多种不同的排序方式。使用 Comparable 和 Comparator 的选择取决于具体的需求，如果需要对象自身定义默认的比较规则，可以使用 Comparable，如果需要根据不同的需求定制多种比较规则，则可以使用 Comparator。

十九、Collection 和Collections区别

Collection 和 Collections 是 Java 中两个不同的概念，它们有着完全不同的含义和用途。

Collection：

Collection 是 Java 中表示一组对象的接口，它是集合框架的根接口，继承自 Iterable 接口。它代表一组对象，这些对象也称为集合中的元素。Collection 接口派生出了 List、Set 和 Queue 等子接口，它们分别代表着不同类型的集合。

Collections：

Collections 是 Java 中的一个实用类，位于 java.util 包中，它包含了一系列静态的实用方法，用于操作集合或集合中的元素。这些方法包括对集合进行排序、搜索、同步等操作。

可以明显看出 Collection 是表示一组对象的接口，而 Collections 是包含一些静态实用方法的类。它们的关系是 Collection 表示的是数据的集合，而 Collections 包含的是用于操作集合的工具方法。

二十、TreeMap 和 TreeSet 排序比较元素

在 TreeMap 和 TreeSet 中，元素的排序是通过比较元素的方式进行的。

TreeMap 排序：

在 TreeMap 中，元素的排序是基于每个元素的键值进行的。当我们将元素插入到 TreeMap 中时，TreeMap 会根据键值对元素进行排序。要实现排序，元素的键值必须实现 Comparable 接口，或者在创建 TreeMap 时提供一个 Comparator 对象来指定排序规则。根据实现的 Comparable 接口或指定的 Comparator 对象，TreeMap 会在内部调用 compareTo() 或 compare() 方法来比较元素的键值，以确定元素的排序位置。

TreeSet 排序：

在 TreeSet 中，元素的排序是基于元素本身进行的。当我们将元素插入到 TreeSet 中时，TreeSet 会根据元素比较器进行排序。要实现排序，元素必须实现 Comparable 接口，或者在创建 TreeSet 时提供一个 Comparator 对象来指定排序规则。根据实现的 Comparable 接口或指定的 Comparator 对象，TreeSet 会在内部调用 compareTo() 或 compare() 方法来比较元素，以确定元素的排序位置。

无论是 TreeMap 还是 TreeSet，通过实现 Comparable 接口或使用 Comparator 对象，我们可以指定元素的排序规则。在排序过程中，通过调用元素的 compareTo() 或 compare() 方法进行元素间的比较，以确定排序位置。

二十一、Collections 的 sort()方法比较元素

Collections 的 sort() 方法使用元素的自然顺序或者指定的 Comparator 来比较元素。

如果元素实现了 Comparable 接口：

当调用 Collections.sort() 方法时，会使用元素自身的 compareTo() 方法来进行比较。元素类必须实现 Comparable 接口，并覆盖 compareTo() 方法来定义比较规则。sort() 方法将根据 compareTo() 方法的返回值来进行排序。

如果没有实现 Comparable 接口：

当调用 Collections.sort() 方法时，必须提供一个自定义的 Comparator 对象作为参数。这个 Comparator 对象将调用 compare() 方法来比较元素，并根据 compare() 方法的返回值来进行排序。

Collections.sort() 方法在比较元素时，要么使用元素自身的 compareTo() 方法，要么使用指定的 Comparator 的 compare() 方法，根据比较结果来进行排序。因此，通过实现 Comparable 接口或者提供自定义的 Comparator 对象，可以在 sort() 方法中指定元素的排序规则。