14、Java 基础硬核复习：数据结构与集合源码的核心逻辑与面试考点

本章的知识围绕"数据结构基础"和"集合底层实现"展开，可归纳为两大维度 （数据结构分类、集合源码）和三大专题（数据结构概述、核心数据结构、集合源码）。

数据结构是算法的基石，主要分为存储结构 和运算结构：

存储结构 ：
- 顺序存储（如数组）：内存地址连续，查询快（O(1)），增删慢（需移动元素，O(n)）；
- 链式存储（如链表）：内存地址不连续，增删快（只需修改指针，O(1)），查询慢（需遍历，O(n)）。
运算结构 ：
- 栈（Stack）：后进先出（LIFO），如方法调用栈（递归）、表达式求值（后缀表达式）；
- 队列（Queue） ：先进先出（FIFO），如线程池任务队列（BlockingQueue）、消息队列（Kafka）；
- 二叉树（Binary Tree）：每个节点最多两个子节点，遍历方式包括前序（根-左-右）、中序（左-根-右）、后序（左-右-根）（中序遍历二叉搜索树可得到有序序列）。

集合框架的底层是数据结构的具体应用，需掌握其核心实现：

ArrayList ：
- JDK7：像"饿汉式"，创建对象时直接初始化长度为10的数组；
- JDK8 ：像"懒汉式"，创建对象时数组为空，第一次调用add时才初始化长度为10；
- 扩容机制 ：默认扩容为原来的1.5倍 （newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)），使用Arrays.copyOf复制老数组（比JDK7的System.arraycopy更高效）。
LinkedList ：
- 基于双向链表，每个节点包含prev（前驱）、item（数据）、next（后继）指针，增删操作时间复杂度O(1)，查询慢（O(n)）。
HashMap ：
- JDK7 ：数组+链表，哈希冲突用头插法（极端情况下链表成环，导致死循环）；
- JDK8 ：数组+链表+红黑树 ，哈希冲突用尾插法（解决死循环），当链表长度>8且数组长度>64时，链表转为红黑树（查询复杂度从O(n)降到O(log n)）；
- 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 ：
- 继承自HashMap，在Entry中增加before和after指针，形成双向链表维护插入顺序（用于LRU缓存）。
HashSet ：
- 内部用HashMap实现，元素作为HashMap的key，value固定为PRESENT（Object对象），去重依赖HashMap的key唯一性。

本章的面试题全是"造火箭"级别的，需死记硬背关键数值和流程：

考点：JDK7和JDK8的扩容区别？
答案：
- JDK7 ：默认容量10，每次扩容1.5倍，扩容时用System.arraycopy复制数组；
- JDK8 ：默认容量10（懒加载），扩容1.5倍，用Arrays.copyOf（更高效）。

考点：JDK7和JDK8的区别？为什么引入红黑树？
答案：
- JDK7 ：数组+链表，极端情况下（所有key哈希冲突），查找复杂度退化为O(n)；
- JDK8：数组+链表+红黑树，链表长度>8且数组长度>64时转红黑树，查询复杂度优化为O(log n)。

考点：什么时候扩容？为什么是2的幂次方？
答案：
- 时机：元素个数>容量×负载因子（16×0.75=12）；
- 扩容倍数：2倍；
- 2的幂次方原因 ：让hash % n等价于hash & (n-1)（位运算更高效）。

考点：多线程下会发生什么？
答案：
- JDK7：并发扩容时链表成环（死循环）；
- JDK8 ：解决死循环，但仍会数据覆盖 （多线程请用ConcurrentHashMap）。

看源码 ：打开IDE（如IntelliJ），按住Ctrl点进java.util.HashMap，看put方法、扩容逻辑；
记关键数字 ：记住10（List初始容量）、16（Map初始容量）、0.75（负载因子）、8（转红黑树阈值）、64（数组长度阈值）；
理解结构 ：脑子里要有"双向链表"的图（如LinkedList、LinkedHashMap的节点结构），理解增删的指针操作。