Java集合

Java集合

集合

概述

Java中集合类是用来存放对象的

集合相当于一个容器，里面包容着一组对象 —— 容器类

其中的每个对象作为集合的一个元素出现

Java API提供的集合类位于java.util包内

数组与集合的比较

长度区别

数组固定

集合可变

内容区别

数组可以是基本类型，也可以是引用类型

集合只能是引用类型

元素内容

数组只能存储同一种类型

集合可以存储不同类型(其实集合一般存储的也是同一种类型)

collection

方法

boolean add(E e)

添加一个对象

void clear()

移除所有对象

boolean remove(Object)

移除一个对象

Iterator<E> iterator()

迭代器

...

list

ArrayList

排列有序可重复

底层使用数组

速度快。增删慢，getter和setter快

线程不安全

容量不够时，ArrayList是当前*乘1.5+1

Vector

速度快增删慢

线程安全效率低

容量不够默认扩大一倍

LinkedList

底层使用双向循环链表

查询慢增删快

set

HashSet

排列无序不可重复

底层Hash表实现

存取速度快

内部是HashMap

TreeSet

排序存储

内部是TreeMap的SortedSet

LinkedHashSet

采用hash表存储，并用双向链表记录插入顺序

内部是LinkedHashMap

queue

在连段出入的list，所以可以用数组或者链表来实现

Map

HashMap

键不可重复值可重复

底层哈希表

允许key和value为null

HashTable

key和value都不能为null

TreeMap

键不重复值可重复

底层二叉树

List

ArrayList数组

ArrayList 是最常用的 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的存储空间中。当从 ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它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，不同的是它支持线程的同步，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。

LinkList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，他还提供了 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。

HashMap （数组+ 链表+ 红黑树）

HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，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，但遍历顺序却是不确定的。 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，即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使HashMap 具有线程安全的能力，或者使用 ConcurrentHashMap。

JDK1.7 实现

JDK1.8实现

Java8 对 HashMap 进行了一些修改，最大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 Java7 HashMap 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下标，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，当链表中的元素超过了 8 个以后，会将链表转换为红黑树，在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。

ConcurrentHashMap

JDK 1.7实现

由 Segment 数组、HashEntry 组成，和 HashMap 一样，仍然是数组加链表

和 HashMap 非常类似，唯一的区别就是其中的核心数据如 value ，以及链表都是 volatile 修饰的，保证了获取时的可见性。

ConcurrentHashMap 采用了分段锁技术，其中 Segment 继承于 ReentrantLock。

存在问题：查询遍历链表效率太低

JDK 1.8实现

抛弃了原有的 Segment 分段锁，而采用了 CAS + synchronized 来保证并发安全性。

其中的 val next 都用了 volatile 修饰，保证了可见性。

1.7 和 1.8区别

采用红黑树之后可以保证查询效率（O(logn)）

取消了 ReentrantLock 改为了 synchronized

Hashtable 是遗留类，很多映射的常用功能与 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 实现 SortedMap 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，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 类型的异常。

LinkHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用 Iterator 遍历LinkedHashMap 时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。

图示

Set

HashSet （Hash 表

TreeSet （二叉树）

1. TreeSet()是使用二叉树的原理对新 add()的对象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的位置。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，自己定义的类必须实现 Comparable 接口，并且覆写相应的 compareTo()函数，才可以正常使用。3. 在覆写 compare()函数时，要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序4. 比较此对象与指定对象的顺序。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。

LinkHashSet （ HashSet+LinkedHashMap ）

对于 LinkedHashSet 而言，它继承与 HashSet、又基于 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，调用父类的构造器，底层构造一个 LinkedHashMap 来实现，在相关操作上与父类 HashSet 的操作相同，直接调用父类 HashSet 的方法即可。