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Java 集合详解

1.集合了解

集合类存放于java.util包中。集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身。集合的长度可变。

2.集合层次关系

观看上图需要注意一下
实线边框的是实现类
折线边框的是抽象类
点线边框的是接口

2.1 Collection接口

Collection接口是集合类的根接口，Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了3个接口，分别是Set和List和Queue。

1. Set（无序、不能重复）

Java 中的Set和正好和数学上直观的集（set）的概念是相同的。Set最大的特性就是不允许在其中存放的元素是重复的。Set 可以被用来过滤在其他集合中存放的元素，从而得到一个没有包含重复新的集合。Set里存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合中。

2. List （有序、可重复）

List里存放的对象是有序的，同时也是可以重复的，List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。因为往list集合里插入或删除数据时，会伴随着后面数据的移动，所有插入删除数据速度慢。

3.Queue

Queue是一个队列， 基本上，一个队列就是一个先入先出（FIFO）的数据结构。

2.2 Map接口 （键值对、键唯一、值不唯一）

Map是Java.util包中的另一个接口，它和Collection接口没有关系，是相互独立的，但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key，但是可以包含相同的value。

2.3 Iterator接口

Iterator 所有的集合类都实现了Iterator接口，这是一个用于遍历集合中元素的接口，主要包含以下三种方法
1.hasNext()是否还有下一个元素。
2.next()返回下一个元素。
3.remove()删除当前元素。

3 Map集合的实现类

Map集合实现类：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap

3.1 HashMap

HashMap是最常用的Map，它根据键的HashCode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。因为键对象不可以重复，所以HashMap最多只允许一条记录的键为Null，允许多条记录的值为Null，是非同步的。

3.2 Hashtable

Hashtable与HashMap类似，是HashMap的线程安全版，它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable，因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢，它继承自Dictionary类，不同的是它不允许记录的键或者值为null，同时效率较低。

3.3 ConcurrentHashMap

线程安全，并且锁分离。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的hash table，它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。

3.4 LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iteraor遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，在遍历的时候会比HashMap慢，有HashMap的全部特性。

3.5TreeMap

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序（自然顺序），也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。不允许key值为空，非同步的；

4 List接口的实现类

4.1 Vector

实现一个类似数组一样的表，自动增加容量来容纳你所需的元素。使用下标存储和检索对象就象在一个标准的数组中一样 。你也可以用一个迭代器从一个Vector中检索对象。Vector是唯一的同步容器类,当两个或多个线程同时访问时也是性能良好的。

4.2 Stack

这个类从Vector派生而来，并且增加了方法实现栈,一种后进先出的存储结构。

4.3 LinkedList

实现一个链表。由这个类定义的链表也可以像栈或队列一样被使用。

4.4 ArrayList

实现一个数组，它的规模可变并且能像链表一样被访问。它提供的功能类似Vector类但不同步。

5 Set(集)实现类

5.1 HashSet

使用HashMap的一个Set的实现。虽然集定义成无序，但必须存在某种方法能相当高效地找到一个对象。使用一个HashMap对象实现集的存储和检索操作是在固定时间内实现的.

5.2TreeSet

在集中以升序对对象排序的集的实现。这意味着从一个TreeSet对象获得第一个迭代器将按升序提供对象。TreeSet类使用 了一个TreeMap.

6 主要实现类区别小结

6.1 Vector和ArrayList

1、vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而arraylist是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用arraylist效率比较高。
2、如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增长率为目前数组长度的100%，而arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势。
3、如果查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，如果频繁的访问数据，这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动，这个时候就应该考虑到使用linklist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
4、ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许直接序号索引元素，但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作，所以索引数据快，插入数据慢，Vector由于使用了synchronized方法（线程安全）所以性能上比ArrayList要差，LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入数度较快。

6.2 Arraylist和Linkedlist

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据，LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据，要移动插入点及之后的所有数据。

6.3 HashMap与TreeMap

1、 HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）。
2、在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。
3、两个map中的元素一样，但顺序不一样，导致hashCode()不一样。同样做测试：在HashMap中，同样的值的map,顺序不同，equals时，false;

而在treeMap中，同样的值的map,顺序不同,equals时，true，说明，treeMap在equals()时是整理了顺序了的。

6.4 HashTable与HashMap

1、同步性:Hashtable是线程安全的，也就是说是同步的，而HashMap是线程序不安全的，不是同步的。
2、HashMap允许存在一个为null的key，多个为null的value 。
3、hashtable的key和value都不允许为null。