2.21 请介绍TreeMap的底层原理

TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）实现。映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。TreeMap的基本操作containsKey、get、put、remove方法，它的时间复杂度是log(N)。

TreeMap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。

2.22 Map和Set有什么区别？

• Set集合是无序的，不重复，无索引
• Map是key-value的集合，Map的key是一个Set，即key是不能重复的

2.23 List和Set有什么区别？

• Set集合是无序的，不重复，无索引
• List集合是有序的，可重复，有索引

2.24 ArrayList和LinkedList有什么区别？

ArrayList

• ArrayList底层是基于数组的，需要连续内存
• 可以随机访问（根据数组下标）
• 尾部插入性能较高，其他部分插入性能较差，因为要移动数据
• 可以利用cpu缓存，局部性原理

LinkedList

• 基于链表，无需连续内存
• 随机访问慢（要沿着链表遍历）
• 头尾插入删除块
• 占用内存多

2.25 有哪些线程安全的List？

1. Vector

   Vector是比较古老的API，虽然保证了线程安全，但是由于效率低一般不建议使用。

2. Collections.SynchronizedList

   SynchronizedList是Collections的内部类，Collections提供了synchronizedList方法，可以将一个线程不安全的List包装成线程安全的List，即SynchronizedList。它比Vector有更好的扩展性和兼容性，但是它所有的方法都带有同步锁，也不是性能最优的List。

3. CopyOnWriteArrayList

   CopyOnWriteArrayList是Java 1.5在java.util.concurrent包下增加的类，它采用复制底层数组的方式来实现写操作。当线程对此类集合执行读取操作时，线程将会直接读取集合本身，无须加锁与阻塞。当线程对此类集合执行写入操作时，集合会在底层复制一份新的数组，接下来对新的数组执行写入操作。由于对集合的写入操作都是对数组的副本执行操作，因此它是线程安全的。在所有线程安全的List中，它是性能最优的方案。

2.26 介绍一下ArrayList的数据结构？

ArrayList底层是基于数组的，默认第一次插入元素会创建大小为10的数组，元素个数超出限制时会扩容为原来的1.5倍，数组元素会System.arraycopy() 复制到一个新数组，按数组下标访问元素的性能很高，这是数组的基本优势。直接在数组末尾加入元素的性能也高，但如果按下标插入、删除元素，则要用 System.arraycopy() 来移动部分受影响的元素，性能就变差了，这是基本劣势。

2.27 谈谈CopyOnWriteArrayList的原理

CopyOnWriteArrayList是Java并发包里提供的并发类，简单来说它就是一个线程安全且读操作无锁的ArrayList。正如其名字一样，在写操作时会复制一份新的List，在新的List上完成写操作，然后再将原引用指向新的List。这样就保证了写操作的线程安全。

2.28 说一说TreeSet和HashSet的区别

HashSet、TreeSet中的元素都是不能重复的，并且它们都是线程不安全的，二者的区别是：

1. HashSet中的元素可以是null，但TreeSet中的元素不能是null；

2. HashSet不能保证元素的排列顺序，而TreeSet支持自然排序、定制排序两种排序的方式；

3. HashSet底层是采用哈希表实现的，而TreeSet底层是采用红黑树实现的。

2.29 说一说HashSet的底层结构

HashSet是基于HashMap实现的，默认构造函数是构建一个初始容量为16，负载因子为0.75 的HashMap。它封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。