Java集合

Java集合

• 接口继承关系和实现
• list
• • ArrayList（数组）
  • Vector（数组实现、线程同步）
  • LinkedList（链表）
• Set
• • HashSet（Hash表）
  • TreeSet(二叉树)
  • LinkedHashSet(HashSet+LinkedHashMap)
• Map
• • HashMap（数组+链表+红黑树）
  • • Java7实现
    • Java8实现
  • HashTable(线程安全)
  • TreeMap(可排序)
  • LinkedHashMap(记录插入顺序)

接口继承关系和实现

集合类存放在Java.util包中，主要有三种：Set(集)、List（列表包含Queue）和Map（映射）

1. Collection：Collection是集合List、Set、Queue的最基本的接口
2. Iterator：迭代器，通过迭代器遍历集合中的数据
3. Map：映射表的基础接口

list

Java的List是非常常用的数据类型。List是游需的Collection。Java List 一共三个实现类，分别是ArrayList 、Vector和LinkedList

ArrayList（数组）

ArrayList是常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速的随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要将已经有数组的数据复制到新储存空间中。当从ArrayList的中间插入或删除元素时，需要堆数组进行复制、移动、代价比较高。因此，他适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。

Vector（数组实现、线程同步）

Vector与ArrayList一样也是通过数组实现的，不同的时它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此访问它比访问ArrayList慢。

LinkedList（链表）

LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，它还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

Set

Set注重独一无二的性质，该体系集合适用于存储无序（存入和取出的顺序不一定相同）元素，值不能重复。对象的相等性本质是对像的HashCode值（Java是依据对象的内存地址计算出此序列号）判断的，如果想让两个不同的对象视为相等的，就必须覆盖Object中的hashCode()和equals()方法。

HashSet（Hash表）

哈希表存放的是哈希值。HashSet存储元素顺序并不是按照存入时的顺序（和List显然不同）而是按照哈希值来存的取数据也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的hashCode方法老获取的，HashSet首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较equals方法如果equals结果为true，HashSet就是为同一个元素。如果equals为false就不是同一个元素。
哈希值相同equals为false的元素再怎么存储呢，就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。如图1 表示hashCode值不相同的情况；图2表实hashCode值相同，但equals不相同的情况。

HashSet通过hashCode 值来确定元素在内存中的位置。一个hashCode位置上可以存放多个元素。

TreeSet(二叉树)

1. TreeSet是使用二叉树的原理堆新的add()的对按照指定的顺序排序（升序、降序）每增加一个对象都会进行排序，将对象插入的二叉树指定位置。
2. Integer和String对象都可以进行默认的TreeSet排序，而自定义类的对象是不可以的，自定义类必须实现Comparable接口，并且覆盖相对应的compareTo()方法，才可以正常使用。
3. 在覆盖compareTo()方法时,要返回相对应的值才能时TreeSet按照一定的规则来排序。
4. 比较此对象指定对象顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

LinkedHashSet(HashSet+LinkedHashMap)

对于LinkedHashSet而言，它继承与HashSet、有基于LinkedHashMap来实现的。LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素，它继承与HashSet，其所有的方法操作上又与HashSet相同，因此LinkedHashSet的实现上非常简单，只提供了四个构造方法，并通过传递一个标识参数，调用父类构造器，底层构造一个LinkedHashMap来实现，在相关操作与父类HashSet的操作相同，直接调用父类HashSet方法即可。

Map

HashMap（数组+链表+红黑树）

HashMap根据键的hashCode存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序确实不确定的。HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全的，即任一时刻都可以多个线程同时写HashMap，可能导致数据不一致。如果需要满足线程足够安全，可以用Collections的sysnchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或使用ConcurrentHashMap。我们用下面这张图介绍HashMap的结构

Java7实现

大方向上，HashMap里面是一个数组，然后数组中每一个元素是一个单项链表。上图中，每一个绿色的实体是嵌套类Entry的实力，Entry包含四个属性：key、value、hash值和用于单项列表的next。

1. capacity：当前数组容量，始终保持2^n，可以扩容，扩容后数组大小是当前的2倍
2. loadFactor：负载因子，默认为0.75.
3. threshold：扩容的与之，等于capacity*loadFactor

Java8实现

Java8对HashMap进行了一些修改，最多的不同就是利用了红黑树，所以其由数组+链表+红黑树组成。
根据Java7HashMap的介绍，我们知道，查找的时候根据Hash值我们能够快速定位到数组的具体小标，但是之后的话，需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的，时间复杂度取决于链表的长度，为O(n)，为了降低这部分的开销，在Java8中，当链表长度超过8个以后会将链表转化为红黑树，在这些位置进行查找可以降低时间复杂度为O(logN)。

HashTable(线程安全)

HashTable是遗留类，很多映射的常用功能和HashMap类似，不同的是它承自Dictionary类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写HashTable，并发性不如ConcurrentHashMap,因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。HashTable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换

TreeMap(可排序)

TreeMap实现了SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是根据键值的升序排序，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。
如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。在使用TreeMap时，Key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类行异常。

LinkedHashMap(记录插入顺序)

LinkedHashMap是HashMap的一个子类，保存记录的插入顺序，在Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到记录肯定时先插入的，也可以在构造时带入参数，按照访问次序排序。