java集合热门面试题：ArrayList和LinkedList的区别是什么？HashMap的底层实现及扩容机制是什么？HashSet的底层实现是什么？如何判断元素是否重复？

ArrayList和LinkedList的区别是什么？

ArrayList和LinkedList都是List接口的实现类，但它们的底层实现和性能特点有所不同：

1. 底层实现：

   • ArrayList基于动态数组实现，支持快速随机访问。其内部通过Object[]数组存储元素，当数组容量不足时，会进行扩容。

   • LinkedList基于双向链表实现，每个节点存储数据和前后节点的引用。它适合频繁的插入和删除操作。

2. 性能特点：

   • 随机访问：ArrayList支持快速随机访问，时间复杂度为O(1)；而LinkedList需要从头或尾遍历，时间复杂度为O(n)。

   • 插入和删除：LinkedList在链表中间插入或删除元素的时间复杂度为O(1)，而ArrayList需要移动元素，时间复杂度为O(n)。

3. 内存占用：

   • ArrayList的内存占用相对紧凑，因为它基于数组存储。

   • LinkedList的内存占用较大，因为每个节点需要额外存储前后节点的引用。

4. 适用场景：

   • 如果需要频繁的随机访问，ArrayList是更好的选择。

   • 如果需要频繁的插入和删除操作，LinkedList更适合。

HashMap的底层实现及扩容机制是什么？

HashMap是Map接口的常用实现类，其底层实现和扩容机制如下：

1. 底层实现：

   • 在JDK 1.8之前，HashMap由数组+链表组成，数组是主体，链表用于解决哈希冲突。

   • 从JDK 1.8开始，当链表长度超过8时，链表会转换为红黑树，以减少搜索时间。

2. 扩容机制：

   • 当HashMap的大小超过阈值（默认为0.75倍的数组长度）时，会触发扩容操作。

   • 扩容后的新数组长度是原来的2倍，所有元素会被重新哈希并分配到新的数组中。

   • 在扩容过程中，JDK 1.8的哈希算法确保每个元素的新位置要么是原位置，要么是“原位置+原数组长度”，这使得扩容效率较高。

3. 线程安全性：

   • HashMap是线程不安全的，多线程环境下可能会出现数据不一致的问题。

   • 如果需要线程安全的Map，可以使用ConcurrentHashMap。

HashSet的底层实现是什么？如何判断元素是否重复？

 HashSet是Set接口的常用实现类，其底层实现和重复判断机制如下：

1. 底层实现：

   • HashSet基于HashMap实现，底层使用HashMap来存储元素。

   • 每个元素作为HashMap的键存储，而值则是一个固定的对象（如PRESENT）。

2. 判断元素是否重复：

   • HashSet通过元素的hashCode()和equals()方法来判断是否重复。

   • 当尝试添加一个元素时，HashSet会先计算该元素的哈希值，然后检查HashMap中是否已经存在相同的键（即hashCode()相同且equals()为true）。

   • 如果存在，则认为该元素重复，不会再次添加；否则，会将该元素作为键存储到HashMap中。

3. 线程安全性：

   • HashSet是线程不安全的，如果需要线程安全的Set，可以使用Collections.synchronizedSet。