一、只有光头才能变强

1、 什么是Java集合API

Java集合框架API是用来表示和操作集合的统一框架，它包含接口、实现类、以及帮助程序员完成一些编程的算法。简言之，API在上层完成以下几件事：

● 编程更加省力，提高城程序速度和代码质量

● 非关联的API提高互操作性

● 节省学习使用新API成本

● 节省设计新API的时间

● 鼓励、促进软件重用

具体来说，有6个集合接口，最基本的是Collection接口，由三个接口Set、List、SortedSet继承，另外两个接口是Map、SortedMap,这两个接口不继承Collection，表示映射而不是真正的集合。

2、 什么是Iterator

一些集合类提供了内容遍历的功能，通过java.util.Iterator接口。这些接口允许遍历对象的集合。依次操作每个元素对象。当使用 Iterators时，在获得Iterator的时候包含一个集合快照。通常在遍历一个Iterator的时候不建议修改集合本省。

3、 Iterator与ListIterator有什么区别

Iterator:只能正向遍历集合，适用于获取移除元素。ListIerator：继承Iterator,可以双向列表的遍历，同样支持元素的修改。

4、 什么是HaspMap和Map

Map是接口，Java 集合框架中一部分，用于存储键值对，HashMap是用哈希算法实现Map的类。

5、 HashMap与HashTable有什么区别？对比Hashtable VS HashMap

两者都是用key-value方式获取数据。Hashtable是原始集合类之一(也称作遗留类)。HashMap作为新集合框架的一部分在Java2的1.2版本中加入。它们之间有一下区别：

● HashMap和Hashtable大致是等同的，除了非同步和空值(HashMap允许null值作为key和value，而Hashtable不可以)。

● HashMap没法保证映射的顺序一直不变，但是作为HashMap的子类LinkedHashMap，如果想要预知的顺序迭代(默认按照插入顺序),你可以很轻易的置换为HashMap，如果使用Hashtable就没那么容易了。

● HashMap不是同步的，而Hashtable是同步的。

● 迭代HashMap采用快速失败机制，而Hashtable不是，所以这是设计的考虑点。

6、 在Hashtable上下文中同步是什么意思

同步意味着在一个时间点只能有一个线程可以修改哈希表，任何线程在执行hashtable的更新操作前需要获取对象锁，其他线程等待锁的释放。

7、 什么叫做快速失败特性

从高级别层次来说快速失败是一个系统或软件对于其故障做出的响应。一个快速失败系统设计用来即时报告可能会导致失败的任何故障情况，它通常用来停止正常的操作而不是尝试继续做可能有缺陷的工作。当有问题发生时，快速失败系统即时可见地发错错误告警。在Java中，快速失败与iterators有关。如果一个iterator在集合对象上创建了，其它线程欲“结构化”的修改该集合对象，并发修改异常 (ConcurrentModificationException) 抛出。

8、 怎样使Hashmap同步

HashMap可以通过Map m = Collections.synchronizedMap（hashMap）来达到同步的效果。

9、 什么时候使用Hashtable，什么时候使用HashMap

基本的不同点是Hashtable同步HashMap不是的，所以无论什么时候有多个线程访问相同实例的可能时，就应该使用Hashtable，反之使用HashMap。非线程安全的数据结构能带来更好的性能。

如果在将来有一种可能—你需要按顺序获得键值对的方案时，HashMap是一个很好的选择，因为有HashMap的一个子类 LinkedHashMap。所以如果你想可预测的按顺序迭代(默认按插入的顺序)，你可以很方便用LinkedHashMap替换HashMap。反观要是使用的Hashtable就没那么简单了。同时如果有多个线程访问HashMap，Collections.synchronizedMap()可以代替，总的来说HashMap更灵活。

10、为什么Vector类认为是废弃的或者是非官方地不推荐使用？或者说为什么我们应该一直使用ArrayList而不是Vector

你应该使用ArrayList而不是Vector是因为默认情况下你是非同步访问的，Vector同步了每个方法，你几乎从不要那样做，通常有想要同步的是整个操作序列。同步单个的操作也不安全(如果你迭代一个Vector,你还是要加锁，以避免其它线程在同一时刻改变集合).而且效率更慢。当然同样有锁的开销即使你不需要，这是个很糟糕的方法在默认情况下同步访问。你可以一直使用Collections.sychronizedList来装饰一个集合。

事实上Vector结合了“可变数组”的集合和同步每个操作的实现。这是另外一个设计上的缺陷。Vector还有些遗留的方法在枚举和元素获取的方法，这些方法不同于List接口，如果这些方法在代码中程序员更趋向于想用它。尽管枚举速度更快，但是他们不能检查如果集合在迭代的时候修改了，这样将导致问题。尽管以上诸多原因，oracle也从没宣称过要废弃Vector.

二、CopyOnWriteArrayList(Set)介绍

一般来说，我们会认为：CopyOnWriteArrayList是同步List的替代品，CopyOnWriteArraySet是同步Set的替代品。

无论是Hashtable–>ConcurrentHashMap，还是说Vector–>CopyOnWriteArrayList。JUC下支持并发的容器与老一代的线程安全类相比，总结起来就是加锁粒度的问题

Hashtable、Vector加锁的粒度大(直接在方法声明处使用synchronized)
ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList加锁粒度小(用各种的方式来实现线程安全，比如我们知道的ConcurrentHashMap用了cas锁、volatile等方式来实现线程安全..)
JUC下的线程安全容器在遍历的时候不会抛出ConcurrentModificationException异常

所以一般来说，我们都会使用JUC包下给我们提供的线程安全容器，而不是使用老一代的线程安全容器。

下面我们来看看CopyOnWriteArrayList是怎么实现的，为什么使用迭代器遍历的时候就不用额外加锁，也不会抛出ConcurrentModificationException异常。

2.1CopyOnWriteArrayList实现原理

我们还是先来回顾一下COW：

如果有多个调用者（callers）同时请求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private copy）给该调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然保持不变。优点是如果调用者没有修改该资源，就不会有副本（private copy）被建立，因此多个调用者只是读取操作时可以共享同一份资源。

概括一下CopyOnWriteArrayList源码注释介绍了什么：

CopyOnWriteArrayList是线程安全容器(相对于ArrayList)，底层通过复制数组的方式来实现。
CopyOnWriteArrayList在遍历的使用不会抛出ConcurrentModificationException异常，并且遍历的时候就不用额外加锁
元素可以为null

2.1.1看一下CopyOnWriteArrayList基本的结构

/** 可重入锁对象 */
final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

/** CopyOnWriteArrayList底层由数组实现，volatile修饰 */
private transient volatile Object[] array;

/**
 * 得到数组
 */
final Object[] getArray() {
    return array;
}

/**
 * 设置数组
 */
final void setArray(Object[] a) {
    array = a;
}

/**
 * 初始化CopyOnWriteArrayList相当于初始化数组
 */
public CopyOnWriteArrayList() {
    setArray(new Object[0]);
}

看起来挺简单的，CopyOnWriteArrayList底层就是数组，加锁就交由ReentrantLock来完成。

2.1.2常见方法的实现

根据上面的分析我们知道如果遍历Vector/SynchronizedList是需要自己手动加锁的。

CopyOnWriteArrayList使用迭代器遍历时不需要显示加锁，看看add()、clear()、remove()与get()方法的实现可能就有点眉目了。

首先我们可以看看add()方法

public boolean add(E e) {

    // 加锁
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {

        // 得到原数组的长度和元素
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;

        // 复制出一个新数组
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);

        // 添加时，将新元素添加到新数组中
        newElements[len] = e;

        // 将volatile Object[] array 的指向替换成新数组
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

通过代码我们可以知道：在添加的时候就上锁，并复制一个新数组，增加操作在新数组上完成，将array指向到新数组中，最后解锁。

再来看看size()方法：

public int size() {

    // 直接得到array数组的长度
    return getArray().length;
}

再来看看get()方法：

public E get(int index) {
    return get(getArray(), index);
}

final Object[] getArray() {
    return array;
}

那再来看看set()方法

public E set(int index, E element) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {

        // 得到原数组的旧值
        Object[] elements = getArray();
        E oldValue = get(elements, index);

        // 判断新值和旧值是否相等
        if (oldValue != element) {

            // 复制新数组，新值在新数组中完成
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len);
            newElements[index] = element;

            // 将array引用指向新数组
            setArray(newElements);
        } else {
            // Not quite a no-op; enssures volatile write semantics
            setArray(elements);
        }
        return oldValue;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

对于remove()、clear()跟set()和add()是类似的，这里我就不再贴出代码了。

总结：

在修改时，复制出一个新数组，修改的操作在新数组中完成，最后将新数组交由array变量指向。
写加锁，读不加锁

2.1.3剖析为什么遍历时不用调用者显式加锁

常用的方法实现我们已经基本了解了，但还是不知道为啥能够在容器遍历的时候对其进行修改而不抛出异常。所以，来看一下他的迭代器吧：

// 1. 返回的迭代器是COWIterator
public Iterator<E> iterator() {
    return new COWIterator<E>(getArray(), 0);
}


// 2. 迭代器的成员属性
private final Object[] snapshot;
private int cursor;

// 3. 迭代器的构造方法
private COWIterator(Object[] elements, int initialCursor) {
    cursor = initialCursor;
    snapshot = elements;
}

// 4. 迭代器的方法...
public E next() {
    if (! hasNext())
        throw new NoSuchElementException();
    return (E) snapshot[cursor++];
}

//.... 可以发现的是，迭代器所有的操作都基于snapshot数组，而snapshot是传递进来的array数组

到这里，我们应该就可以想明白了！CopyOnWriteArrayList在使用迭代器遍历的时候，操作的都是原数组！

2.1.4CopyOnWriteArrayList缺点

看了上面的实现源码，我们应该也大概能分析出CopyOnWriteArrayList的缺点了。

内存占用：如果CopyOnWriteArrayList经常要增删改里面的数据，经常要执行add()、set()、remove()的话，那是比较耗费内存的。
    因为我们知道每次add()、set()、remove()这些增删改操作都要复制一个数组出来。

数据一致性：CopyOnWrite容器只能保证数据的最终一致性，不能保证数据的实时一致性。
    从上面的例子也可以看出来，比如线程A在迭代CopyOnWriteArrayList容器的数据。线程B在线程A迭代的间隙中将CopyOnWriteArrayList部分的数据修改了(已经调用setArray()了)。但是线程A迭代出来的是原有的数据。

2.1.5CopyOnWriteSet

CopyOnWriteArraySet的原理就是CopyOnWriteArrayList。

private final CopyOnWriteArrayList<E> al;

public CopyOnWriteArraySet() {
    al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}