标签（空格分隔）： Java面试题 集合
关于集合的体系是每个人都应该烂熟于心的,尤其是对我们经常使用的List,Map的原理更该如此.这里我们看这张图即可:
poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素，但是 poll() 在获取元素失败的时候会返回空，但是 remove() 失败的时候会抛出异常。
PriorityQueue 是一个优先级队列,保证最高或者最低优先级的的元素总是在队列头部，但是 LinkedHashMap 维持的顺序是元素插入的顺序。当遍历一个 PriorityQueue 时，没有任何顺序保证，但是 LinkedHashMap 课保证遍历顺序是元素插入的顺序。
WeakHashMap 的工作与正常的 HashMap 类似，但是使用弱引用作为 key，意思就是当 key 对象没有任何引用时，key/value 将会被回收。
最明显的区别是 ArrrayList底层的数据结构是数组，支持随机访问，而 LinkedList 的底层数据结构是双向循环链表，不支持随机访问。使用下标访问一个元素，ArrayList 的时间复杂度是 O(1)，而 LinkedList 是 O(n)。
Array可以容纳基本类型和对象，而ArrayList只能容纳对象。
ArrayList 是Java集合框架类的一员,可以称它为一个动态数组. array 是静态的,所以一个数据一旦创建就无法更改他的大小
在 java 7 中，ArrayList 的默认大小是 10 个元素，HashMap 的默认大小是16个元素（必须是2的幂）。这就是 Java 7 中 ArrayList 和 HashMap 类的代码片段
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//from HashMap.java JDK 7
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16都是用于比较两个对象“顺序”的接口
都可以使用Collections.sort()方法来对对象集合进行排序
Comparable位于java.lang包下，而Comparator则位于java.util包下
Comparable 是在集合内部定义的方法实现的排序，Comparator 是在集合外部实现的排序
使用Comparable接口来实现对象之间的比较时，可以使这个类型（设为A）实现Comparable接口，并可以使用Collections.sort()方法来对A类型的List进行排序，之后可以通过a1.comparaTo(a2)来比较两个对象；
当使用Comparator接口来实现对象之间的比较时，只需要创建一个实现Comparator接口的比较器（设为AComparator），并将其传给Collections.sort()方法即可对A类型的List进行排序，之后也可以通过调用比较器AComparator.compare(a1, a2)来比较两个对象。
可以说一个是自己完成比较，一个是外部程序实现比较的差别而已。
用 Comparator 是策略模式（strategy design pattern），就是不改变对象自身，而用一个策略对象（strategy object）来改变它的行为。
比如：你想对整数采用绝对值大小来排序，Integer 是不符合要求的，你不需要去修改 Integer 类（实际上你也不能这么做）去改变它的排序行为，这时候只要（也只有）使用一个实现了 Comparator 接口的对象来实现控制它的排序就行了。
两种方式，各有各的特点：使用Comparable方式比较时，我们将比较的规则写入了比较的类型中，其特点是高内聚。但如果哪天这个规则需要修改，那么我们必须修改这个类型的源代码。如果使用Comparator方式比较，那么我们不需要修改比较的类，其特点是易维护，但需要自定义一个比较器，后续比较规则的修改，仅仅是改这个比较器中的代码即可。
你可以使用有序集合，如 TreeSet 或 TreeMap，你也可以使用有顺序的的集合，如 list，然后通过 Collections.sort() 来排序。
你可以使用 Arrays.toString() 和 Arrays.deepToString() 方法来打印数组。由于数组没有实现 toString() 方法，所以如果将数组传递给 System.out.println() 方法，将无法打印出数组的内容，但是 Arrays.toString() 可以打印每个元素。
双向循环列表,具体实现自行查阅源码.
TreeMap是一个通过红黑树实现有序的key-value集合。
TreeMap继承AbstractMap，也即实现了Map，它是一个Map集合
TreeMap实现了NavigableMap接口，它支持一系列的导航方法，
TreeMap实现了Cloneable接口，它可以被克隆
TreeMap本质是Red-Black Tree，它包含几个重要的成员变量：root、size、comparator。其中root是红黑树的根节点。它是Entry类型，Entry是红黑树的节点，它包含了红黑树的6个基本组成：key、value、left、right、parent和color。Entry节点根据根据Key排序，包含的内容是value。Entry中key比较大小是根据比较器comparator来进行判断的。size是红黑树的节点个数。
错误写法示例一：
public static void remove(ArrayList<String> list) {
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String s = list.get(i);
if (s.equals("bb")) {
list.remove(s);
}
}
} 错误写法示例二：
public static void remove(ArrayList<String> list) {
for (String s : list) {
if (s.equals("bb")) {
list.remove(s);
}
}
}
要分析产生上述错误现象的原因唯有翻一翻jdk的ArrayList源码，先看下ArrayList中的remove方法（注意ArrayList中的remove有两个同名方法，只是入参不同，这里看的是入参为Object的remove方法）是怎么实现的：
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
按一般执行路径会走到else路径下最终调用faseRemove方法：
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}
可以看到会执行System.arraycopy方法，导致删除元素时涉及到数组元素的移动。针对错误写法一，在遍历第二个元素字符串bb时因为符合删除条件，所以将该元素从数组中删除，并且将后一个元素移动（也是字符串bb）至当前位置，导致下一次循环遍历时后一个字符串bb并没有遍历到，所以无法删除。 针对这种情况可以倒序删除的方式来避免：
public static void remove(ArrayList<String> list) {
for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
String s = list.get(i);
if (s.equals("bb")) {
list.remove(s);
}
}
}
因为数组倒序遍历时即使发生元素删除也不影响后序元素遍历。
而错误二产生的原因却是foreach写法是对实际的Iterable、hasNext、next方法的简写，问题同样处在上文的fastRemove方法中，可以看到第一行把modCount变量的值加一，但在ArrayList返回的迭代器（该代码在其父类AbstractList中）：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
这里返回的是AbstractList类内部的迭代器实现private class Itr implements Iterator，看这个类的next方法：
public E next() {
checkForComodification();
try {
E next = get(cursor);
lastRet = cursor++;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
第一行checkForComodification方法：
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
这里会做迭代器内部修改次数检查，因为上面的remove(Object)方法把修改了modCount的值，所以才会报出并发修改异常。要避免这种情况的出现则在使用迭代器迭代时（显示或foreach的隐式）不要使用ArrayList的remove，改为用Iterator的remove即可。
public static void remove(ArrayList<String> list) {
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
String s = it.next();
if (s.equals("bb")) {
it.remove();
}
}
}
HashMap是基于哈希表实现的map，哈希表（也叫关联数组）一种通用的数据结构，是Java开发者常用的类，常用来存储和获取数据，功能强大使用起来也很方便，是居家旅行...不对，是Java开发需要掌握的基本技能，也是面试必考的知识点，所以，了解HashMap是很有必要的。
简单讲解下HashMap的原理：HashMap基于Hash算法，我们通过put(key,value)存储，get(key)来获取。当传入key时，HashMap会根据key.hashCode()计算出hash值，根据hash值将value保存在bucket里。当计算出的hash值相同时怎么办呢，我们称之为Hash冲突，HashMap的做法是用链表和红黑树存储相同hash值的value。当Hash冲突的个数比较少时，使用链表，否则使用红黑树。
HashMap类实现了Map< K, V>接口，主要包含以下几个方法：
- V put(K key, V value)
- V get(Object key)
- V remove(Object key)
- Boolean containsKey(Object key)
HashMap使用了一个内部类Node< K, V>来存储数据
我阅读的是Java 8的源码，在Java 8之前存储数据的内部类是Entry< K, V>，代码大体都是一样的
Node代码：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
...
}可以看见Node类中除了键值对（key-value）以外，还有额外的两个数据：
- hash : 这个是通过计算得到的散列值
- next：指向另一个Node，这样HashMap可以像链表一样存储数据
因此可以知道，HashMap的结构大致如下：
我们可以将每个横向看成一个个的桶，每个桶中存放着具有相同Hash值的Node,通过一个list来存放每个桶。
// 默认容量大小
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
// 最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
// 装载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
// 转换为二叉树的阀值
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 转换为二叉树的最低阀值
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
// 二叉树最小容量
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
// 哈希表
transient Node<K,V>[] table;
// 键值对的数量
transient int size;
// 记录HashMap结构改变次数，与HashMap的快速失败相关
transient int modCount;
// 扩容的阈值
int threshold;
// 装载因子
final float loadFactor;put函数大致的思路为：
- 对key的hashCode()做hash，然后再计算index;
- 如果没碰撞直接放到bucket里；
- 如果碰撞了，以链表的形式存在buckets后；
- 如果碰撞导致链表过长(大于等于TREEIFY_THRESHOLD)，就把链表转换成红黑树；
- 如果节点已经存在就替换old value(保证key的唯一性)
- 如果bucket满了(超过load factor*current capacity)，就要resize。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length; // resize()是调整table数组大小的，如果table数组为空或长度为0，重新调整大小
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // i = (n - 1) & hash | 这里计算出来的i值就是存放数组的位置，如果当前位置为空，则直接放入其中
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else { // hash冲突
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 如果hash相同，并且key值也相同，则找到存放位置
e = p;
else if (p instanceof TreeNode) // 如果当前p是二叉树，则放入二叉树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else { // 存放到链表中
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) { // 遍历链表并将值放到链表最后
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash); // 如果链表中的值大于TREEIFY_THRESHOLD - 1，则将链表转换成二叉树
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // 表示对于当前key早已经存在
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) // 如果onlyIfAbsent为false或则oldValue为空，替换原来的值
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue; // 返回原来的值
}
}
++modCount; // HashMap结构修改次数，主要用于判断迭代器中fail-fast
if (++size > threshold) // 如果++size后的值比阀值大，则重新调整大小
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}代码也比较容易看懂，值得注意的就是
else if (p instanceof TreeNode) // 如果当前p是二叉树，则放入二叉树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);与
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash); // 如果链表中的值大于TREEIFY_THRESHOLD - 1，则将链表转换成二叉树这是Java 8相对于以前版本一个比较大的改变。
在Java 8以前，每次产生hash冲突，就将记录追加到链表后面，然后通过遍历链表来查找。如果某个链表中记录过大，每次遍历的数据就越多，效率也就很低，复杂度为O(n)；
在Java 8中，加入了一个常量TREEIFY_THRESHOLD=8，如果某个链表中的记录大于这个常量的话，HashMap会动态的使用一个专门的treemap实现来替换掉它。这样复杂度是O(logn)，比链表的O(n)会好很多。
对于前面产生冲突的那些KEY对应的记录只是简单的追加到一个链表后面，这些记录只能通过遍历来进行查找。但是超过这个阈值后HashMap开始将列表升级成一个二叉树，使用哈希值作为树的分支变量，如果两个哈希值不等，但指向同一个桶的话，较大的那个会插入到右子树里。如果哈希值相等，HashMap希望key值最好是实现了Comparable接口的，这样它可以按照顺序来进行插入。
在理解了put之后，get就很简单了。大致思路如下：
- bucket里的第一个节点，直接命中；
- 如果有冲突，则通过key.equals(k)去查找对应的entry
- 若为树，则在树中通过key.equals(k)查找，O(logn)；
- 若为链表，则在链表中通过key.equals(k)查找，O(n)。
public V get(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 如果hash相同并且key值一样则返回当前node
return first;
if ((e = first.next) != null) {
if (first instanceof TreeNode) // 如果当前node为二叉树，则在二叉树中查找
return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
do { // 遍历链表
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}如果在初始化HashMap中没有指定初始容量，那么默认容量为16，但是如果后来HashMap中存放的数量超过了16，那么便会有大量的hash冲突；在HashMap中有自动扩容机制，如果当前存放的数量大于某个界限，HashMap便会调用resize()方法，扩大HashMap的容量。
当hashmap中的元素个数超过数组大小loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值为0.75，也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当hashmap中元素个数超过160.75=12的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知hashmap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高hashmap的性能。
HashMap的capacity必须满足是2的N次方,如果在构造函数内指定的容量n不满足,HashMap会通过下面的算法将其转换为大于n的最小的2的N次方数。
// 减1→移位→按位或运算→加1返回
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}HashMap是非线程安全的，如果在多线程环境下，可以使用HashTable，HashTable中所有CRUD操作都是线程同步的，同样的，线程同步的代价就是效率变低了。
再Java 5以后，有了一个线程安全的HashMap——ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap相对于HashTable来说，ConcurrentHashMap将hash表分为16个桶（默认值），诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。试想，原来只能一个线程进入，现在却能同时16个写线程进入（写线程才需要锁定，而读线程几乎不受限制，并发性的提升是显而易见。
“快速失败”也就是fail-fast，它是Java集合的一种错误检测机制。当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生fail-fast机制。记住是有可能，而不是一定。例如：假设存在两个线程（线程1、线程2），线程1通过Iterator在遍历集合A中的元素，在某个时候线程2修改了集合A的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast机制。
在HashMap的forEach方法中有以下代码：
@Override
public void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key, e.value);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}在上面我们说到，modCount是记录每次HashMap结构修改。 forEach方法会在在进入for循环之前，将modCount赋值给mc，如果在for循环之后，HashMap的结构变化了，那么导致的结果就是modCount != mc，则抛出ConcurrentModificationException()异常。
- 什么时候会使用HashMap？他有什么特点？ 是基于Map接口的实现，存储键值对时，它可以接收null的键值，是非同步的，HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象。
- 你知道HashMap的工作原理吗？ 通过hash的方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象时，我们将K/V传给put方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过Load Facotr则resize为原来的2倍)。获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。
- 你知道get和put的原理吗？equals()和hashCode()的都有什么作用？ 通过对key的hashCode()进行hashing，并计算下标( n-1 & hash)，从而获得buckets的位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树中去查找对应的节点
- 你知道hash的实现吗？为什么要这样实现？ 在Java 1.8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中，同时不会有太大的开销。
- 如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？ 如果超过了负载因子(默认0.75)，则会重新resize一个原来长度两倍的HashMap，并且重新调用hash方法。
前段时间因为找工作的缘故背了一些关于HashMap的面试题，死记硬背，也不是很懂，最近看了源码，很多知识才变的清晰，而且看源码挺有趣的。再接再厉。
每种编程语言中都有集合。集合框架的部分优点如下： （1）使用核心集合类降低开发成本，而非实现我们自己的集合类。 （2）随着使用经过严格测试的集合框架类，代码质量会得到提高。 （3）通过使用JDK附带的集合类，可以降低代码维护成本。 （4）复用性和可操作性。
Java1.5引入了泛型，所有的集合接口和实现都大量地使用它。
泛型允许我们为集合提供一个可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为你将会在编译时得到报错信息。泛型也使得代码整洁，我们不需要使用显式转换和instanceOf操作符。它也给运行时带来好处，因为不会产生类型检查的字节码指令。
Collection为集合层级的根接口。一个集合代表一组对象，这些对象即为它的元素。Java平台不提供这个接口任何直接的实现。
Set是一个不能包含重复元素的集合。这个接口对数学集合抽象进行建模，被用来代表集合，就如一副牌。
List是一个有序集合，可以包含重复元素。你可以通过它的索引来访问任何元素。List更像长度动态变换的数组。
Map是一个将key映射到value的对象.一个Map不能包含重复的key：每个key最多只能映射一个value。
一些其它的接口有Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap和ListIterator。
克隆(cloning)或者是序列化(serialization)的语义和含义是跟具体的实现相关的。因此，应该由集合类的具体实现来决定如何被克隆或者是序列化。
尽管Map接口和它的实现也是集合框架的一部分，但Map不是集合，集合也不是Map。因此，Map继承Collection毫无意义，反之亦然。
如果Map继承Collection接口，那么元素去哪儿？Map包含key-value对，它提供抽取key或value列表集合的方法，但是它不适合“一组对象”规范。
Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。我们可以从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。
下面列出了他们的区别： Iterator可用来遍历Set和List集合，但是ListIterator只能用来遍历List。 Iterator对集合只能是前向遍历，ListIterator既可以前向也可以后向。 ListIterator实现了Iterator接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。
Enumeration速度是Iterator的2倍，同时占用更少的内存。但是，Iterator远远比Enumeration安全，因为其他线程不能够修改正在被iterator遍历的集合里面的对象。同时，Iterator允许调用者删除底层集合里面的元素，这对Enumeration来说是不可能的。
语义不明，已知的是，Iterator的协议不能确保迭代的次序。然而要注意，ListIterator没有提供一个add操作，它要确保迭代的顺序。
它可以在当前Iterator的顶层实现，但是它用得很少，如果将它加到接口中，每个继承都要去实现它，这没有意义。
（1）我们可以使用Iterator来遍历Set和List集合，而ListIterator只能遍历List。
（2）Iterator只可以向前遍历，而LIstIterator可以双向遍历。
（3）ListIterator从Iterator接口继承，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。
List<String> strList = new ArrayList<>();
//使用for-each循环
for(String obj : strList){
System.out.println(obj);
}
//using iterator
Iterator<String> it = strList.iterator();
while(it.hasNext()){
String obj = it.next();
System.out.println(obj);
}使用迭代器更加线程安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，它会抛出ConcurrentModificationException。
每次我们尝试获取下一个元素的时候，Iterator fail-fast属性检查当前集合结构里的任何改动。如果发现任何改动，它抛出ConcurrentModificationException。Collection中所有Iterator的实现都是按fail-fast来设计的（ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList这类并发集合类除外）。
Iterator的安全失败是基于对底层集合做拷贝，因此，它不受源集合上修改的影响。java.util包下面的所有的集合类都是快速失败的，而java.util.concurrent包下面的所有的类都是安全失败的。快速失败的迭代器会抛出ConcurrentModificationException异常，而安全失败的迭代器永远不会抛出这样的异常。
在遍历一个集合的时候，我们可以使用并发集合类来避免ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。
Iterator接口定义了遍历集合的方法，但它的实现则是集合实现类的责任。每个能够返回用于遍历的Iterator的集合类都有它自己的Iterator实现内部类。
这就允许集合类去选择迭代器是fail-fast还是fail-safe的。比如，ArrayList迭代器是fail-fast的，而CopyOnWriteArrayList迭代器是fail-safe的。
UnsupportedOperationException是用于表明操作不支持的异常。在JDK类中已被大量运用，在集合框架java.util.Collections.UnmodifiableCollection将会在所有add和remove操作中抛出这个异常。
HashMap在Map.Entry静态内部类实现中存储key-value对。HashMap使用哈希算法，在put和get方法中，它使用hashCode()和equals()方法。当我们通过传递key-value对调用put方法的时候，HashMap使用Key hashCode()和哈希算法来找出存储key-value对的索引。Entry存储在LinkedList中，所以如果存在entry，它使用equals()方法来检查传递的key是否已经存在，如果存在，它会覆盖value，如果不存在，它会创建一个新的entry然后保存。当我们通过传递key调用get方法时，它再次使用hashCode()来找到数组中的索引，然后使用equals()方法找出正确的Entry，然后返回它的值。下面的图片解释了详细内容。
其它关于HashMap比较重要的问题是容量、负荷系数和阀值调整。HashMap默认的初始容量是32，负荷系数是0.75。阀值是为负荷系数乘以容量，无论何时我们尝试添加一个entry，如果map的大小比阀值大的时候，HashMap会对map的内容进行重新哈希，且使用更大的容量。容量总是2的幂，所以如果你知道你需要存储大量的key-value对，比如缓存从数据库里面拉取的数据，使用正确的容量和负荷系数对HashMap进行初始化是个不错的做法。
HashMap使用Key对象的hashCode()和equals()方法去决定key-value对的索引。当我们试着从HashMap中获取值的时候，这些方法也会被用到。如果这些方法没有被正确地实现，在这种情况下，两个不同Key也许会产生相同的hashCode()和equals()输出，HashMap将会认为它们是相同的，然后覆盖它们，而非把它们存储到不同的地方。同样的，所有不允许存储重复数据的集合类都使用hashCode()和equals()去查找重复，所以正确实现它们非常重要。equals()和hashCode()的实现应该遵循以下规则：
（1）如果o1.equals(o2)，那么o1.hashCode() == o2.hashCode()总是为true的。
（2）如果o1.hashCode() == o2.hashCode()，并不意味着o1.equals(o2)会为true。
我们可以使用任何类作为Map的key，然而在使用它们之前，需要考虑以下几点：
（1）如果类重写了equals()方法，它也应该重写hashCode()方法。
（2）类的所有实例需要遵循与equals()和hashCode()相关的规则。请参考之前提到的这些规则。
（3）如果一个类没有使用equals()，你不应该在hashCode()中使用它。
（4）用户自定义key类的最佳实践是使之为不可变的，这样，hashCode()值可以被缓存起来，拥有更好的性能。不可变的类也可以确保hashCode()和equals()在未来不会改变，这样就会解决与可变相关的问题了。
比如，我有一个类MyKey，在HashMap中使用它。
//传递给MyKey的name参数被用于equals()和hashCode()中 MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234 myHashMap.put(key, 'Value'); // 以下的代码会改变key的hashCode()和equals()值 key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890 //下面会返回null，因为HashMap会尝试查找存储同样索引的key，而key已被改变了，匹配失败，返回null myHashMap.get(new MyKey('Pankaj')); 那就是为何String和Integer被作为HashMap的key大量使用。
Map接口提供三个集合视图：
（1）Set keyset()：返回map中包含的所有key的一个Set视图。集合是受map支持的，map的变化会在集合中反映出来，反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个集合时，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的结果会变为未定义。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。
（2）Collection values()：返回一个map中包含的所有value的一个Collection视图。这个collection受map支持的，map的变化会在collection中反映出来，反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个collection时，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作以外），迭代器的结果会变为未定义。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。
（3）Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：返回一个map钟包含的所有映射的一个集合视图。这个集合受map支持的，map的变化会在collection中反映出来，反之亦然。当一个迭代器正在遍历一个集合时，若map被修改了（除迭代器自身的移除操作，以及对迭代器返回的entry进行setValue外），迭代器的结果会变为未定义。集合支持通过Iterator的Remove、Set.remove、removeAll、retainAll和clear操作进行元素移除，从map中移除对应的映射。它不支持add和addAll操作。
（1）HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许。
（2）HashTable是同步的，而HashMap不是。所以HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境。
（3）在Java1.4中引入了LinkedHashMap，HashMap的一个子类，假如你想要遍历顺序，你很容易从HashMap转向LinkedHashMap，但是HashTable不是这样的，它的顺序是不可预知的。
（4）HashMap提供对key的Set进行遍历，因此它是fail-fast的，但HashTable提供对key的Enumeration进行遍历，它不支持fail-fast。
（5）HashTable被认为是个遗留的类，如果你寻求在迭代的时候修改Map，你应该使用CocurrentHashMap。
对于在Map中插入、删除和定位元素这类操作，HashMap是最好的选择。然而，假如你需要对一个有序的key集合进行遍历，TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小，也许向HashMap中添加元素会更快，将map换为TreeMap进行有序key的遍历。
ArrayList和Vector在很多时候都很类似。
（1）两者都是基于索引的，内部由一个数组支持。
（2）两者维护插入的顺序，我们可以根据插入顺序来获取元素。
（3）ArrayList和Vector的迭代器实现都是fail-fast的。
（4）ArrayList和Vector两者允许null值，也可以使用索引值对元素进行随机访问。
以下是ArrayList和Vector的不同点。
（1）Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，如果你寻求在迭代的时候对列表进行改变，你应该使用CopyOnWriteArrayList。
（2）ArrayList比Vector快，它因为有同步，不会过载。
（3）ArrayList更加通用，因为我们可以使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。
Array可以容纳基本类型和对象，而ArrayList只能容纳对象。
Array是指定大小的，而ArrayList大小是固定的。
Array没有提供ArrayList那么多功能，比如addAll、removeAll和iterator等。尽管ArrayList明显是更好的选择，但也有些时候Array比较好用。
（1）如果列表的大小已经指定，大部分情况下是存储和遍历它们。
（2）对于遍历基本数据类型，尽管Collections使用自动装箱来减轻编码任务，在指定大小的基本类型的列表上工作也会变得很慢。
（3）如果你要使用多维数组，使用[][]比List<List<>>更容易。
ArrayList和LinkedList两者都实现了List接口，但是它们之间有些不同。
（1）ArrayList是由Array所支持的基于一个索引的数据结构，所以它提供对元素的随机访问，复杂度为O(1)，但LinkedList存储一系列的节点数据，每个节点都与前一个和下一个节点相连接。所以，尽管有使用索引获取元素的方法，内部实现是从起始点开始遍历，遍历到索引的节点然后返回元素，时间复杂度为O(n)，比ArrayList要慢。
（2）与ArrayList相比，在LinkedList中插入、添加和删除一个元素会更快，因为在一个元素被插入到中间的时候，不会涉及改变数组的大小，或更新索引。
（3）LinkedList比ArrayList消耗更多的内存，因为LinkedList中的每个节点存储了前后节点的引用。
ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable类提供对元素的随机访问。
java.util.EnumSet是使用枚举类型的集合实现。当集合创建时，枚举集合中的所有元素必须来自单个指定的枚举类型，可以是显示的或隐示的。EnumSet是不同步的，不允许值为null的元素。它也提供了一些有用的方法，比如copyOf(Collection c)、of(E first,E…rest)和complementOf(EnumSet s)。
Vector、HashTable、Properties和Stack是同步类，所以它们是线程安全的，可以在多线程环境下使用。Java1.5并发API包括一些集合类，允许迭代时修改，因为它们都工作在集合的克隆上，所以它们在多线程环境中是安全的。
Java1.5并发包（java.util.concurrent）包含线程安全集合类，允许在迭代时修改集合。迭代器被设计为fail-fast的，会抛出ConcurrentModificationException。一部分类为：CopyOnWriteArrayList、 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArraySet。
Java.util.concurrent.BlockingQueue是一个队列，在进行检索或移除一个元素的时候，它会等待队列变为非空；当在添加一个元素时，它会等待队列中的可用空间。
BlockingQueue接口是Java集合框架的一部分，主要用于实现生产者-消费者模式。我们不需要担心等待生产者有可用的空间，或消费者有可用的对象，因为它都在BlockingQueue的实现类中被处理了。
Java提供了集中BlockingQueue的实现，比如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue,、SynchronousQueue等。
栈和队列两者都被用来预存储数据。 java.util.Queue是一个接口，它的实现类在Java并发包中。队列允许先进先出（FIFO）检索元素，但并非总是这样。Deque接口允许从两端检索元素。
栈与队列很相似，但它允许对元素进行后进先出（LIFO）进行检索。
Stack是一个扩展自Vector的类，而Queue是一个接口。
Java.util.Collections是一个工具类仅包含静态方法，它们操作或返回集合。它包含操作集合的多态算法，返回一个由指定集合支持的新集合和其它一些内容。这个类包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混编和逆序等。
如果我们想使用Array或Collection的排序方法时，需要在自定义类里实现Java提供Comparable接口。
Comparable接口有compareTo(T OBJ)方法，它被排序方法所使用。我们应该重写这个方法，如果“this”对象比传递的对象参数更小、相等或更大时，它返回一个负整数、0或正整数。
但是，在大多数实际情况下，我们想根据不同参数进行排序。
比如，作为一个CEO，我想对雇员基于薪资进行排序，一个HR想基于年龄对他们进行排序。这就是我们需要使用Comparator接口的情景，因为Comparable.compareTo(Object o)方法实现只能基于一个字段进行排序，我们不能根据对象排序的需要选择字段。
Comparator接口的compare(Object o1, Object o2)方法的实现需要传递两个对象参数，若第一个参数比第二个小，返回负整数；若第一个等于第二个，返回0；若第一个比第二个大，返回正整数。
Comparable和Comparator接口被用来对对象集合或者数组进行排序。
Comparable接口被用来提供对象的自然排序，我们可以使用它来提供基于单个逻辑的排序。
Comparator接口被用来提供不同的排序算法，我们可以选择需要使用的Comparator来对给定的对象集合进行排序。
如果我们需要对一个对象数组进行排序，我们可以使用Arrays.sort()方法。如果我们需要排序一个对象列表，我们可以使用Collection.sort()方法。两个类都有用于自然排序（使用Comparable）或基于标准的排序（使用Comparator）的重载方法sort()。Collections内部使用数组排序方法，所有它们两者都有相同的性能，只是Collections需要花时间将列表转换为数组。
在作为参数传递之前，我们可以使用Collections.unmodifiableCollection(Collection c)方法创建一个只读集合，这将确保改变集合的任何操作都会抛出UnsupportedOperationException。
我们可以使用Collections.synchronizedCollection(Collection c)根据指定集合来获取一个synchronized（线程安全的）集合。
Java集合框架提供常用的算法实现，比如排序和搜索。Collections类包含这些方法实现。大部分算法是操作List的，但一部分对所有类型的集合都是可用的。部分算法有排序、搜索、混编、最大最小值。
大写的O描述的是，就数据结构中的一系列元素而言，一个算法的性能。Collection类就是实际的数据结构，我们通常基于时间、内存和性能，使用大写的O来选择集合实现。
比如： 例子1：ArrayList的get(index i)是一个常量时间操作，它不依赖list中元素的数量。所以它的性能是O(1)。
例子2：一个对于数组或列表的线性搜索的性能是O(n)，因为我们需要遍历所有的元素来查找需要的元素。
（1）根据需要选择正确的集合类型。比如，如果指定了大小，我们会选用Array而非ArrayList。如果我们想根据插入顺序遍历一个Map，我们需要使用TreeMap。如果我们不想重复，我们应该使用Set。
（2）一些集合类允许指定初始容量，所以如果我们能够估计到存储元素的数量，我们可以使用它，就避免了重新哈希或大小调整。
（3）基于接口编程，而非基于实现编程，它允许我们后来轻易地改变实现。
（4）总是使用类型安全的泛型，避免在运行时出现ClassCastException。
（5）使用JDK提供的不可变类作为Map的key，可以避免自己实现hashCode()和equals()。
（6）尽可能使用Collections工具类，或者获取只读、同步或空的集合，而非编写自己的实现。它将会提供代码重用性，它有着更好的稳定性和可维护性。
答：TreeSet要求存放的对象所属的类必须实现Comparable接口，该接口提供了比较元素的compareTo()方法，当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。TreeMap要求存放的键值对映射的键必须实现Comparable接口从而根据键对元素进行排序。Collections工具类的sort方法有两种重载的形式，第一种要求传入的待排序容器中存放的对象比较实现Comparable接口以实现元素的比较；第二种不强制性的要求容器中的元素必须可比较，但是要求传入第二个参数，参数是Comparator接口的子类型（需要重写compare方法实现元素的比较），相当于一个临时定义的排序规则，其实就是通过接口注入比较元素大小的算法，也是对回调模式的应用（Java中对函数式编程的支持）。