一、集合框架概览

Java集合也叫做容器，由两大接口派生而来，一个是collection接口，主要用于存放单一元素，另一个是map接口，用于存放键值对。collection有三个子接口：list、set、queue。

相较于数组，Java 集合的优势在于它们的大小可变、支持泛型、具有内建算法，比如add(),remove()等。

 list、set、queue、map区别？

• list：存放的元素是有序、可重复的
• set：存放的元素是无序、不可重复的
• queue：存放的元素是有序、可重复的，可按特定的排序规则来确定先后顺序
• map：存放的是键值对，键key是无序、不可重复的，value是无序、可重复的

二、LIst

主要有ArrayList、vector、linkedlist

1、ArrayList:底层数据结构是object数组，线程不安全。

与数组不同的是ArrayList 内部基于动态数组实现，比 Array（静态数组） 使用起来更加灵活：

1、ArrayList会动态扩容，而数组被创建后大小不能变了

2、ArrayList使用泛型来确保类型安全，数组则不能使用泛型

3、ArrayList只能存储对象，而数组既可以存储基本数据类型也可以存储对象

4、ArrayList具有丰富的内建算法，比如add()、remove()等。数组只能按照下标访问其中的元素

2、vector：底层是object数组，线程安全

3、linkedlist：底层是双向链表，线程不安全。与ArrayList的区别是：

1、插入删除的复杂度linkedlist是O(1),ArrayList是O（n）

2、linkedlist不支持随机元素访问，而ArrayList支持

自定义排序：

Comparable 接口和 Comparator 接口都是 Java 中用于排序的接口，它们在实现类对象之间比较大小、排序等方面发挥了重要作用：

• Comparable 接口实际上是出自java.lang包 它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序
• Comparator接口实际上是出自 java.util 包它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序

 1 // person对象没有实现Comparable接口，所以必须实现，这样才不会出错，才可以使treemap中的数据按顺序排列
 2 // 前面一个例子的String类已经默认实现了Comparable接口，详细可以查看String类的API文档，另外其他
 3 // 像Integer类等都已经实现了Comparable接口，所以不需要另外实现了
 4 public  class Person implements Comparable<Person> {
 5     private String name;
 6     private int age;
 7 
 8     public Person(String name, int age) {
 9         super();
10         this.name = name;
11         this.age = age;
12     }
13 
14     public String getName() {
15         return name;
16     }
17 
18     public void setName(String name) {
19         this.name = name;
20     }
21 
22     public int getAge() {
23         return age;
24     }
25 
26     public void setAge(int age) {
27         this.age = age;
28     }
29 
30     /**
31      * T重写compareTo方法实现按年龄来排序
32      */
33     @Override
34     public int compareTo(Person o) {
35         if (this.age > o.getAge()) {
36             return 1;
37         }
38         if (this.age < o.getAge()) {
39             return -1;
40         }
41         return 0;
42     }
43 }

三、set

1、hashset：底层是hashmap，存储的元素具有无序性和不可重复性，实现不可重复性需要重写equals()和hashcode()方法

2、linkedhashset：底层是linkedhashmap。存储的元素是有序的、不可重复的

3、treeset（有序，唯一），底层是红黑树

四、queue

1、priorityqueue：obiect数组来实现二叉堆

2、arrayqueue：object数组+双指针

3、bolckingqueue:阻塞队列，当队列没有元素时一直阻塞，直到有元素；如果队列已满则阻塞，直到可以放入新的元素。线程安全。

BlockingQueue 常用于生产者-消费者模型中，生产者线程会向队列中添加数据，而消费者线程会从队列中取出数据进行处理，代码如下：

 1 import java.util.concurrent.BlockingQueue;
 2 import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 3 
 4 class Producer implements Runnable {
 5     private final BlockingQueue<Integer> queue;
 6     private final int maxItems;
 7 
 8     public Producer(BlockingQueue<Integer> queue, int maxItems) {
 9         this.queue = queue;
10         this.maxItems = maxItems;
11     }
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         try {
16             for (int i = 1; i <= maxItems; i++) {
17                 queue.put(i); // 将项目放入队列
18                 System.out.println("生产者生产: " + i);
19                 Thread.sleep(1000); // 模拟生产过程耗时
20             }
21         } catch (InterruptedException e) {
22             Thread.currentThread().interrupt();
23         }
24     }
25 }
26 
27 class Consumer implements Runnable {
28     private final BlockingQueue<Integer> queue;
29 
30     public Consumer(BlockingQueue<Integer> queue) {
31         this.queue = queue;
32     }
33 
34     @Override
35     public void run() {
36         try {
37             while (true) {
38                 int item = queue.take(); // 从队列中获取项目（如果队列为空，则阻塞）
39                 System.out.println("消费者消费: " + item);
40                 Thread.sleep(2000); // 模拟消费过程耗时
41             }
42         } catch (InterruptedException e) {
43             Thread.currentThread().interrupt();
44         }
45     }
46 }
47 
48 public class ProducerConsumerExample {
49     public static void main(String[] args) {
50         final int capacity = 5; // 队列的最大容量
51         BlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<>(capacity);
52 
53         // 创建生产者和消费者线程
54         Thread producerThread = new Thread(new Producer(queue, 10));
55         Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(queue));
56 
57         // 启动线程
58         producerThread.start();
59         consumerThread.start();
60     }
61 }

queue和deque的区别：

1、queue是单端队列，只能从一端插入元素，另一端删除元素，遵循先进先出原则

2、deque是双端队列，在队列的两端均可以插入和删除元素，可以模拟栈

五、map

1、hashmap：底层是数组＋链表（或者红黑树），主题是数组，链表是为了解决哈希冲突，当链表长度大于8，数组容量大于64时会转换为红黑树，以减少搜索时间。线程不安全。

2、linkedhashmap：在hashmap的基础上增加了链表来保证有序性

3、hashtable：底层和hashmap一样，不同的是方法都是用sychronized修饰，因此是线程安全的；而且hashtablr不允许存储null值null键；初始容量是11，hashmap初始容量是16

4、treemap：底层是红黑树；与hashmap不同的是，TreeMap 有了对集合中的元素根据键排序的能力。

5、ConcurrentHashMap：线程安全

JDK1.7 的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现，JDK1.8 采用的数据结构跟 HashMap1.8 的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。

与hashtabled的区别：

hashtable是:使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。

JDK1.7时，concurrenthashmap使用的是分段锁；JDK1.8 时是对node加锁，使用synchronized 和 CAS 来保证线程安全。锁的粒度更细了，synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点。