高基础

集合框架总览#

一句话答案#

集合分 Collection（List/Set/Queue）和 Map 两大体系；List 有序可重复，Set 不重复，Map 键值对。fail-fast 迭代时检测 modCount 抛 ConcurrentModificationException，fail-safe（CopyOnWrite/ConcurrentHashMap）基于副本或弱一致不抛异常。

核心要点

一、两大顶层接口

Iterable
└── Collection
    ├── List   ── ArrayList / LinkedList / Vector
    ├── Set    ── HashSet / LinkedHashSet / TreeSet
    └── Queue  ── LinkedList / ArrayDeque / PriorityQueue

Map（独立体系，不属于 Collection）
    ── HashMap / LinkedHashMap / TreeMap / Hashtable / ConcurrentHashMap

plaintext

二、List / Set / Queue 特性

接口	有序	可重复	典型实现
List	插入有序、有索引	✅	ArrayList(查改)、LinkedList(增删)
Set	看实现	❌	HashSet(无序)、LinkedHashSet(插入序)、TreeSet(排序)
Queue	FIFO/优先级	✅	ArrayDeque、PriorityQueue

三、fail-fast 机制

集合内部维护 modCount（修改计数），迭代器创建时记录 expectedModCount。
每次 next() 校验两者是否相等，不等则抛 ConcurrentModificationException。
触发场景：遍历时直接调用集合的 add/remove（单线程也会触发）、或多线程并发修改。

for (String s : list) {
    if (cond) list.remove(s);   // ❌ 抛 ConcurrentModificationException
}
// ✅ 正确：用迭代器自身的 remove
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) { if (cond) it.remove(); }

java

四、fail-safe 机制

CopyOnWriteArrayList：写时复制，迭代基于旧数组快照，不抛异常但读不到最新写入。
ConcurrentHashMap：弱一致迭代器，遍历期间的修改可能可见可能不可见，不抛异常。
代价：内存开销（副本）或数据弱一致。

五、HashMap vs Hashtable vs ConcurrentHashMap

维度	HashMap	Hashtable	ConcurrentHashMap
线程安全	❌	✅(全表 synchronized)	✅(CAS+桶锁)
null 键值	允许各一个 null	都不允许	都不允许
性能	高	低(整表锁)	高(分段/桶级并发)
迭代器	fail-fast	fail-fast	fail-safe(弱一致)
现状	主流	已淘汰(遗留类)	并发场景首选

面试回答（2分钟版）

Java 集合框架有两大顶层接口，一个是 Collection，一个是 Map，Map 不属于 Collection。Collection 下面分三类：List 是有序可重复、有索引的，常用 ArrayList 和 LinkedList；Set 是不允许重复的，HashSet 无序、LinkedHashSet 保持插入顺序、TreeSet 排序；Queue 是队列，比如 ArrayDeque 和优先级队列 PriorityQueue。Map 是键值对结构，常用 HashMap、保持顺序的 LinkedHashMap、排序的 TreeMap，还有线程安全的 ConcurrentHashMap。面试高频的是 fail-fast 机制：集合内部有个 modCount 修改计数器，迭代器创建时记下期望值，每次 next 都校验，如果遍历过程中直接调用集合的 add 或 remove 改了结构，modCount 对不上就抛 ConcurrentModificationException，注意单线程下遍历时删元素也会触发，正确做法是用迭代器自己的 remove。与之相对的是 fail-safe，像 CopyOnWriteArrayList 写时复制、ConcurrentHashMap 弱一致迭代器，它们遍历的是快照或弱一致视图，不会抛异常但可能读不到最新数据。HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 的对比也常考：HashMap 线程不安全、允许 null 键值；Hashtable 用整表 synchronized 性能差、已经被淘汰；ConcurrentHashMap 用 CAS 加桶级锁，是并发场景的首选。

追问与易错

追问方向：

“遍历集合时删除元素为什么报错？”→ 触发 fail-fast，modCount 与迭代器 expectedModCount 不一致；应使用迭代器的 remove 或 removeIf
“fail-fast 一定能检测到并发修改吗？”→ 不保证。modCount 非 volatile，只是尽力而为的检测机制，不能用作并发正确性保障
“ArrayList 遍历删除，倒序 for 循环可以吗？”→ 可以。用索引倒序删不依赖迭代器，不会触发 fail-fast
“Hashtable 为什么被淘汰？”→ 整张表加 synchronized 锁粒度太粗、并发性能差，并发场景应用 ConcurrentHashMap
“Iterator 和 ListIterator 区别？”→ ListIterator 仅用于 List，支持双向遍历、add、set，并能拿到索引

易错点：

❌ “fail-fast 是为了保证线程安全”——它只是检测机制，不保证安全
❌ “Set 都是无序的”——LinkedHashSet 保插入序、TreeSet 有序
❌ “Map 属于 Collection”——Map 是独立体系
✅ 遍历删除统一用 iterator.remove() 或 removeIf()