12、Java 基础硬核复习：集合框架（数据容器）的核心逻辑与面试考点

本章的知识围绕"集合框架概述、Collection接口、Map接口、工具类"展开，可归纳为两大体系 （Collection、Map）和三大分支（List、Set、Map）。

集合框架是Java中用于存储和操作对象的容器，核心分为两大体系：

Collection是集合框架的根接口，定义了所有集合的通用方法，需掌握其核心方法及迭代器机制：

常用方法 ：add()（添加元素）、remove()（删除元素）、contains()（判断是否存在）、size()（获取元素个数）、iterator()（获取迭代器）。
迭代器（Iterator） ：用于遍历集合，核心方法hasNext()（判断是否有下一个元素）、next()（获取下一个元素）。
增强for循环（foreach） ：底层基于迭代器实现，简化集合遍历（如for (String s : list) { ... }）。

List是Collection的子接口，特点是有序、可重复，常用实现类包括：

ArrayList ：基于动态数组 实现，查询快（O(1)）、增删慢（O(n)），线程不安全（推荐使用）。
- 扩容机制：默认容量10，每次扩容为原来的1.5倍（newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。
LinkedList ：基于双向链表实现，增删快（O(1)）、查询慢（O(n)），线程不安全。
Vector ：基于动态数组实现，线程安全（方法用synchronized修饰），效率低（不推荐使用）。

Set是Collection的子接口，特点是无序、不可重复，常用实现类包括：

HashSet ：基于哈希表 实现，无序（插入顺序与遍历顺序无关），查询快（O(1)），线程不安全。
- 去重原理：依赖HashMap的key（HashSet内部用HashMap存储，元素作为key，value固定为PRESENT）。
LinkedHashSet ：基于链表+哈希表实现，有序（插入顺序与遍历顺序一致），查询快（O(1)），线程不安全。
TreeSet ：基于红黑树实现，有序（自然排序或定制排序），查询快（O(log n)），线程不安全。

Map是键值对集合，常用实现类包括：

HashMap ：基于哈希表 实现，无序（插入顺序与遍历顺序无关），查询快（O(1)），线程不安全（推荐使用）。
- 底层结构：JDK8之前是数组+链表 ，JDK8之后是数组+链表+红黑树（链表长度超过8且数组长度超过64时，链表转为红黑树）。
- put流程：计算key的哈希值→定位数组索引→若索引为空，直接插入；若不为空，判断是否为key相同（equals），相同则覆盖；不同则解决哈希冲突（链表/红黑树）。
LinkedHashMap ：在HashMap基础上增加链表维护插入顺序。
TreeMap ：基于红黑树 实现，按Key排序（自然排序或定制排序），查询快（O(log n)），线程不安全。
Hashtable ：基于哈希表实现，线程安全（方法用synchronized修饰），效率低（不推荐使用），不允许null key/value。
Properties ：Hashtable的子类，用于存储配置文件 （键值对为String类型），常用load()（加载配置文件）、store()（保存配置文件）。

Iterator（迭代器） ：用于遍历Collection，核心方法hasNext()、next()、remove()。
增强for循环：语法糖，底层基于迭代器实现。
Collections工具类 ：提供排序（sort）、同步集合（synchronizedList）、查找（binarySearch）等静态方法。

本章的面试题含金量极高，HashMap 是重灾区，以下是必考考点：

考点：底层结构与性能差异？
答案：
- ArrayList ：底层是动态数组 ，内存连续，支持下标访问，查询快（O(1)） ；增删需移动元素，增删慢（O(n)）。
- LinkedList ：底层是双向链表 ，插入删除只需改指针，增删快（O(1)） ；内存不连续，无法下标访问，查询慢（O(n)）。
- 结论：查询多的场景用ArrayList；增删多的场景用LinkedList。

考点：JDK7和JDK8的区别？什么时候转红黑树？
答案：
- 基本结构 ：底层是Entry数组 （JDK8叫Node），通过hash(key)计算下标。哈希冲突用链地址法（链表/红黑树）。
- JDK8优化 ：链表长度超过8 且数组长度超过64 时，链表转为红黑树 ，将查找复杂度从O(n)降到O(log n)。

考点：区别是什么？
答案：
1. 线程安全 ：HashMap线程不安全；Hashtable线程安全（方法用synchronized）。
2. Null值 ：HashMap允许null key（1个）和null value（多个）；Hashtable不允许null key/value。
3. 效率：HashMap效率更高。

考点：只重写equals不重写hashCode行不行？
答案：不行。
- 机制：先计算hashCode()确定"坑位"，若坑位无元素则直接存；若有元素，比较hashCode，再调用equals()比较内容。只有两者都相同才认为是重复元素。

考点：在for循环里调用list.remove()会发生什么？
答案：会报ConcurrentModificationException（fail-fast机制）。
- 解决：必须使用迭代器的iterator.remove()方法。

考点：在TreeSet或Collections.sort中怎么用？
答案：
- Comparable（内部）：类实现compareTo，定义"自然排序"（如String、Integer）。
- Comparator（外部）：定义单独的比较器传进去，定义"定制排序"（更灵活，不修改源码）。

手写代码 ：熟练写出ArrayList的增删改查和HashMap的遍历（EntrySet/KeySet）。
看源码 ：阅读ArrayList的扩容机制（默认容量10，扩容1.5倍）和HashMap的put方法，理解底层原理。
对比总结 ：对比ArrayList与LinkedList、HashMap与Hashtable、HashSet与TreeSet的区别，加深记忆。

第12章是"集合框架"的硬核复习，它将你从"掌握语法"带入"高效管理数据"的层面。掌握这些知识，你就能写出更高效的代码，也能在面试中轻松应对"Java基础"的"高频考点"。

记住，集合框架是Java开发的"数据容器" ------熟练使用List、Set、Map，是成为优秀Java开发者的"基本功"。