关于“集合框架底层原理”的一些问题
问：Java 集合框架的主要接口有哪些？
答：Java 集合框架主要包括两个根接口：Collection 和 Map。
- Collection 接口：用于存储单个元素，主要包括三个子接口：
- List：有序、可重复的集合。
- Set：无序、不可重复的集合。
- Queue：用于实现队列结构，支持先进先出（FIFO）等特性。
- Map 接口：用于存储键值对（key-value）映射关系。
问：ArrayList 的底层实现原理是什么？
答：ArrayList 是基于动态数组实现的集合，底层使用 Object[] 数组存储元素。默认初始容量为 10，当容量不足时，会扩容为原容量的 1.5 倍。它支持快速随机访问，时间复杂度为 O(1)，但在中间插入或删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为 O(n)。ArrayList 是非线程安全的。
问：LinkedList 的底层实现原理是什么？
答：LinkedList 是基于双向链表实现的集合，每个节点包含前驱和后继指针。它适合频繁的插入和删除操作，时间复杂度为 O(1)，但随机访问效率较低，时间复杂度为 O(n)。LinkedList 实现了 Deque 接口，可作为双端队列使用，也是非线程安全的。
问：HashMap 的底层实现原理是什么？
答：HashMap 是基于哈希表实现的，底层使用数组加链表或红黑树的结构存储键值对。默认初始容量为 16，负载因子为 0.75。当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值，元素无序，非线程安全。
问：HashSet 的底层实现原理是什么？
答：HashSet 是基于 HashMap 实现的集合，底层使用 HashMap 存储元素。每个添加到 HashSet 的元素都会作为 HashMap 的键存储，值为一个固定的对象。HashSet 不允许存储重复元素，最多允许一个 null 元素，元素的顺序不保证，非线程安全。
问：TreeSet 的底层实现原理是什么？
答：TreeSet 是基于 TreeMap 实现的集合，底层使用红黑树（Red-Black Tree）存储元素。它可以自动对元素进行排序，默认按自然顺序排序，也可以通过构造函数传入比较器进行定制排序。TreeSet 不允许存储 null 元素，插入、删除、查找操作的时间复杂度为 O(log n)，非线程安全。
问：ConcurrentHashMap 的底层实现原理是什么？
答：ConcurrentHashMap 是线程安全的哈希表实现。在 JDK 1.7 中，采用分段锁（Segment）机制，将整个表分为多个段，每个段独立加锁，提高并发性能。在 JDK 1.8 中，取消了分段锁，采用了 CAS（Compare-And-Swap）和 synchronized 关键字相结合的方式，使用数组加链表或红黑树的结构存储键值对，进一步提高了并发性能。ConcurrentHashMap 不允许 null 键或值。
问：ArrayList 和 LinkedList 有哪些区别？
答：
- 底层数据结构：ArrayList 基于动态数组实现，LinkedList 基于双向链表实现。
- 访问效率：ArrayList 支持快速随机访问，时间复杂度为 O(1)；LinkedList 需要从头或尾遍历，时间复杂度为 O(n)。
- 插入和删除效率：ArrayList 在中间插入或删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为 O(n)；LinkedList 插入和删除操作效率较高，时间复杂度为 O(1)。
- 线程安全性：两者都不是线程安全的。
问：HashMap 和 Hashtable 有哪些区别？
答：
- 线程安全性：HashMap 是非线程安全的，Hashtable 是线程安全的，所有方法都被 synchronized 修饰。
- 性能：由于 Hashtable 的同步机制，性能较低；HashMap 性能较高。
- null 键和值：HashMap 允许一个
null键和多个null值；Hashtable 不允许null键或值。 - 继承关系：HashMap 继承自 AbstractMap；Hashtable 继承自 Dictionary（已过时）。