2015我想和Java聊聊之集合大阅兵

java的容器和数组是java里很常用的一块。上一章写HashMap和Hashtable的区别，其实Hashtable是老旧的类别，除了特殊的对 线程安全有要求的场景，一般来说，是弃之不用的，同样情况的还有Vetor和stack等。一般来说，JAVA的可变数组下常用的为ArrayList、 LinkedList、HashSet、TreeSet、LinkedHashSet，映射表下常用的为HashMap、LinkedHashMap，TreeMap。现连同数组一起来介绍他们的区别和常用场景。

数组

《Thinking in java》第16章对数组有如下：数组是效率最高的存数和随机访问对方引用序列的方式，数组是限行序列，这使得数组元素访问非常迅速。不过数组在它的生命周期里长度是固定的，应用场景不如ArrayList丰富。数组对泛型的支持也不太好。比如：

Object[] os = new Object[]{3,"a","asdasd",5,6f};  Arrays.sort(os);  System.out.println(Arrays.toString(os));

会抛出异常：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

数组速度很快，可以本身除了object的方法外仅有length方法，实际使用中要与Arrays结合：
Arrays.sort 排序；
Arrays.toString 输出为字符串
Arrays.fill 全部填充为某个对象
Arrays.binarySearch 查找对象（适用于Arrays.sort 排序后）

List(列表)

ArrayList的长度是可变的。ArrayList底层是由数组支持，而LinkedList是由双向链表实现，每个对象包含数据和链表的前一个和后一个元素的引用，如果经常在list里删除或者插入元素，用linkedlist更合适，否则用arraylist更快；ArrayList在插入数据的时候，必须创建空间将它所有的引用向前移动，这样随着arraylist的增加而越来越慢，Linkedlist只需要链接新的元素，而不需要修改列表剩余的元素。
由于ArrayList底层是由数组支持，所以数组和List之间是可以通过Arrays.asList互相转换的

String[] ss = new String[]{"1","asda","asdasdasda","zxzzxczcx"}; List<String> list = Arrays.asList(ss);

不过需要注意，由于数组长度是固定的，所以转换后的List长度也是固定的，一旦调用修改集合尺寸的方法，就会抛出UnsupportedOperationException异常，所以需要将
 Arrays.asList的结果作为构造器的参数传给List:

List list2 = new ArrayList<String>(list);

和数组的Arrays类似的是，List具有一个Collections工具类，
Collections.replaceAll     替换所有符合条件的对象；
Collections.fill    全部替换；
Collections.sort    排序；
Collections.binarySearch    查询；

Set(集)

Set和List最直观的区别是Set是不可重复的（Set存放的是对象的引用，没有重复对象;List的特征是其元素以线性方式存储，集合中可以存放重复对象），所以在HashMap维护Key值需要用到HashSet
HashSet最快最常用，LinkedHashSet保持元素的插入顺序，TreeSet基于TreeMap,生成一个总是处于排序状态的set
由于List和Set 都extends了Collection，所以Collections的一部分方法也适用于Set，比如：
Collections.max(set);
Collections.min(set);

Map(映射表/关联数组)

HashMap是无序的，利用HashCode散列的数据结构，增快查询速度；LinkedHashMap键值对是顺序插入的，在迭代输出的时候更快，new LinkedHashMap<String, Object>(6,0.75f,true),采用基于访问的最近最少使用的算法（LRU），没有被访问的元素会被排在最前面，在维护散列元素的同时还要维护链表。
Map的性能瓶颈在于随机读取数据时候，对键的查询，由于键是使用简单的现行查询，速度很慢，而HashMap利用上散列（HashCode）使得查询速度加快。HashMap不继承Collection，所以不具备Iterator方法，但是它内部维护了Keyset和EntrySet，利用entrySet可以进行遍历:

Iterator<Entry<String,Object>> its = map.entrySet().iterator();

LinkedHashMap和LinkedHashSet以及LinkedList都维护了双向队列的方法，因此速度会相应减慢。

免锁集合

Vetor和Hashtable都是线程安全的集合，但是在单线程情况下性能较差而被淘汰，可以上述的集合并不能满足线程安全场景的需求，往往在多线程情况下需要对这些集合的操作加锁，这不免增加了代码的冗余和性能的下降，为了性能调优，JDK1.5引入了java.util.concurrent包，包里有很多免锁集合：CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentHashMap。以ConcurrentHashMap为例：
ConcurrentHashMap锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap将hash表分为16个桶（默认值），诸如get,put,remove等常用操作只锁当前需要用到的桶。
试想，原来 只能一个线程进入，现在却能同时16个写线程进入（写线程才需要锁定，而读线程几乎不受限制，之后会提到），并发性的提升是显而易见的。 更令人惊讶的是ConcurrentHashMap的读取并发，因为在读取的大多数时候都没有用到锁定，所以读取操作几乎是完全的并发操作，而写操作锁定的粒度又非常细，比起之前又更加快速（这一点在桶更多时表现得更明显些）。只有在求size等操作时才需要锁定整个表。
根据测试，ConcurrentHashMap的性能比同步的HashMap快一倍左右。免锁集合在后续的并发和线程安全这块会详细介绍。