Java集合

集合类位于java.util包下，体系结构：Java集合主要由两个接口派生而出，Collection和Map。Set和List接口是Collection
接口派生出来的两个子接口，分别代表无序集合和有序集合，Queue是Java提供的队列实现。Map实现类用于保存具有影射关系
的数据(key-value对)。Java集合分三大类，Set无法记住添加顺序，元素不能重复，只能根据元素本身访问；List记住添加顺序，
长度可变，可以直接根据索引访问；Map可根据key访问value。Java集合常用的实现类：HashSet，TreeSet,ArrayList,ArrayDeque
LinkedList和HashMap,TreeMap。
Collection接口是List，Set和Queue接口的父接口，定义了一些集合操作的方法：Iterator iterator() 返回Iterator对象遍历元素
Iterator接口隐藏了各种Collection实现类的底层细节，提供程序遍历集合的统一编程接口,接口定义了如下三个方法
boolean hasNext(),Object next(),void remove()
使用Iterator迭代时，并不是把集合元素传递给迭代变量，只是值传递，所以修改迭代变量的值对集合无影响；
当迭代访问集合元素时集合里的元素不能被改变，只有Iterator的remove方法可以，否则引发java.util.Concurrent.ModificationException异常。
foreach循环遍历集合元素，与Iterator接口迭代访问集合元素是类似的，值传递给迭代变量，集合不能改变否则引发异常。
8.3.1 HashSet
HashSet按照Hash算法来存储集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性能，有以下特点
不能保证元素的排列顺序，不是同步的(线程不安全)，集合元素值可以为null
当向HashSet集合存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据
该HashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。
HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equal方法比较相等，且两个对象的hashCode方法返回值也相等
当把一个对象放入HashSet中时，如果需要重写该对象对应类的equal()方法，则也应该重写其hashCode()方法。
规则是：如果两个对象通过equal()比较返回true，这两个对象的hashCode值也应该相同。
如果equal()返回true，hashCode()返回值不同，将导致相同的对象存在hash表的不同位置，与Set规则有出入
如果equal()返回false，hashCode()返回值相同，HashSet会在这个位置用链式结构保存多个对象，HashSet访问元素时
根据元素的hashCode值快速定位的，导致访问集合元素性能下降
重写hashCode()方法的基本规则：
同一对象多次调用hashCode()方法应返回相同的值
两个对象通过equal()方法比较返回true时，这两个对象的hashCode()方法应返回相等的值
对象中用作equal()方法比较标准的Field，都应该用来计算hashCode值。每个Field计算一个int类型的hashCode，然后多个
Field的hashCode值相加计算一个总的hashCode，为避免直接相加偶然相等，可以为每个Field的hashCode乘以一个质数后相加
注意向hashSet中添加可变对象时要小心
8.3.2 LinkedHashSet
LinkedHashSet也是根据元素的hashCode值决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序。当遍历LinkedHashSet
将按元素的添加顺序来访问集合里的元素。因为LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，
但在迭代访问set里的全部元素时会有很好的性能。
8.3.3 TreeSet
TreeSet是SortedSet接口的实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态
TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素，TreeSet排序规则：自然排序和定制排序
自然排序：
TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法比较元素间的大小关系，然后升序排列
java提供了Comparable接口，该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法，返回一个整数值，实现该接口的类必须实现该方法
obj1.compareTo(obj2)返回 0 对象相等; obj1大于obj2 返回 正整数; obj1小于obj2 返回 负整数
java 一些长用类实现了Compareble接口，并提供了比较大小的标准：BigDecimal,BigInteger以及所有数值类型对应的类
按数值大小比较，Character按字符的UNICODE值进行比较，Boolean中true大于false，String按字符串中字符的UNICODE比较
Date，Time按照时间大小比较。
加入TreeSet的对象的类必须实现Comparable接口，否则将引发ClassCastException异常
向TreeSet中添加的应该是同一个类的对象或者重写compareTo()方法，否则将引发ClassCastException异常
TreeSet判断对象是否相等的唯一标准：两个对象通过compareTo()方法比较是否返回0;
当需要把一个对象放进TreeSet中，重写该对象对应类的equal()方法，保证equal()返回true时，compareTo返回0
向TreeSet加入可变对象，后修改了该可变对象的Field，但TreeSet不会改变其顺序，导致元素处于无序状态，
可以删除没有被修改Field，且不与被修改Field的对象重复的对象，不可以删除修改了Field导致与其他对象重复的
对象，甚至集合中原有、Field没有被修改但与修改后元素相等的元素也无法删除
推荐HashSet和TreeSet只放不可变对象，保证程序健壮性。
定制排序：
需要在创建TreeSet集合对象时，提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联(Comparator的匿名内部类)，有
该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑。
8.3.4 EnumSet
EnumSet是专门为枚举类设计的集合类，EnumSet中的所有元素都必须是制定枚举类型的枚举值。EnumSet集合的元素是有序的
顺序是枚举值在Enum类内定义的顺序。
EnumSet在内部以向量的形式存储，这种存储形式非常紧凑和高效，批量操作执行速度非常快。
EnumSet集合不允许加入null元素。
当试图复制一个Collection集合里的元素来创建EnumSet集合时，必须保证Collection集合里的所有元素都是同一个枚举类的枚举值
8.3.5 各Set实现类的性能分析
HashSet的性能比TreeSet好，因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序。只有当需要保持排序时才用TreeSet。
插入，删除时HashSet比LinkedHashSet快，因为维护链表带来额外的开销，遍历时LinkedHashSet比HashSet快。
EnumSet是Set中性能最好的，但它只能保存同一枚举类的枚举值作为集合元素。
HashSet,LinkedHashSet,TreeSet,EnumSet都是线程不安全的，通常通过Collections工具类的synchronizedSortedSet方法包装Set


8.4 List
List集合代表一个元素有序、可重复的集合，默认按照元素添加的顺序设置元素的索引，可通过索引访问制定位置的集合元素
List判断两个对象相等的标准是通过equal()方法返回true即可。
List提供了listIterator()方法，该方法返回一个ListIterator对象，ListIterator接口继承Iterator接口，额外提供以下方法
Boolean hasPrevious();Object previous();void add()
8.4.2 ArrayList和Vector实现类
ArrayList和Vector类都是基于数组(Object[])实现的List类，默认长度是10，超过长度时容量自动增加(复制机制)
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 
调整ArrayList和Vector长度的方法：
void ensureCapacity(int minCapacity) 将长度增加到minCapacity
void trimToSize() 将长度调整为当前元素个数
ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的
LinkedList是基于链表的List实现类，插入删除元素非常快
数组工具类Arrays，该工具类里提供了asList(Object... a)方法，可以把一个数组或指定个数的对象转换成一个List集合
这个集合是Arrays内部类ArrayList的实例。只能遍历，不可增加，删除
8.5 Map
Map的key不允许重复，即Map对象中的任何两个key通过equals方法比较总是返回false
Map的实现类和子接口中key集的存储形式和对应Set集合中元素的存储形式完全相同
keySet()方法返回值是Map中key值的集合；entrySet()的返回值也是返回一个Set集合，此集合的类型为Map.Entry。
Map.Entry是Map声明的一个内部接口，此接口为泛型，定义为Entry<K,V>。它表示Map中的一个实体（一个key-value对）。
接口中有getKey(),getValue方法。
Hashtable是线程安全的，HashMap是线程不安全的，可以使用null做为key或value，但null做为key只能一次
为了成功的在HashMap中放入和取出对象，用作key的对象必须实现hashCode()和equals()方法
HashMap判断两个key相等的标准：equals返回true，hashCode也相等，判断两个value相等的标准：equals返回true
可变对象作为key导致该key不能被准确访问，不能被删除，只能删除没被修改的key所对应的key-value对。
不要用可变对象作为key，尽量不要在程序中修改作为key的可变对象
8.6.2 LinkedHashMap
LinkedHashMap使用双向链表维护key-value对的次序，插入顺序与迭代顺序一致
LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap，但迭代有良好的性能
8.6.3 Properties读写属性文件
Properties类是Hashtable类的子类
getProperty(String key) getProperty(String key,String defaultValue)
setProperty(String key,String Value)
load(InputStream in) store(OutputStream out)
8.6.4 StoredMap 和 
Map接口派生出一个SortedMap子接口，SortedMap接口有一个TreeMap实现类。
TreeMap就是一个红黑树数据结构TreeMap存储key-value对时，需要根据key对节点进行排序，保证key-value处于有序状态
两种排序方式：自然排序，定制排序
自然排序：TreeMap 的所有key必须实现Comparable接口，而且所有的key应该是同一类的对象，否则抛出ClassCastException
定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap中所有key进行排序，采用定制排序时不要求map
的key实现Comparable接口
TreeMap类似于TreeSet判断两个元素相等的标准：两个key通过compareTo()方法返回0，则这两个key是相等的。
如果使用自定义类作为TreeMap的key,则重写该类的equals()方法和compareTo()方法时应保持一致的返回结果。
8.6.5 WeakHashMap实现类
WeakHashMap与HashMap的用法基本相似。区别在于HashMap保留了对key的强引用，这意味着HashMap对象不被销毁，
HashMap的所有key所引用的对象就不会被垃圾回收，HashMap也不会自动删除这些key所对应的key-value对。
WeakHashMap的key只保留了对时机对象的弱引用，因此垃圾回收了该key所对应的实际对象后，WeakHashMap会自动
删除该key对应的key-value对
8.6.6 IdentityHashMap实现类
实现机制与HashMap基本相似，但它在处理两个key相等时比较独特，在IdentityHashMap中，当且仅当两个key严格相等(key1==key2)
时，IdentityHashMap才认为两个key相等。
8.6.7 EnumMap
EnumMap中的所有key都必须是单个枚举类的枚举值。
EnumMap内部以数组形式存储
EnumMap根据key的自然排序(即枚举值在枚举类中的定义顺序)来维护key-value对的顺序
EnumMap不允许使用null作为key，但允许null作为value。添加null key 抛空指针异常，查询、删除不会抛出异常
创建EnumMap时必须指定一个枚举类
8.6.8 各Map实现类的性能分析
HashMap和Hashtable的效率大致相同，Hashtable要慢，因为线程同步
TreeMap比hashMap慢，因为key-value是排好序的
LinkedHashMap比HashMap慢一点，因为要维护链表保持Map中的key-value添加顺序
IdentityHashMap性能与HashMap差不多，只是它使用==而不是equals()方法判断元素相等
EnumMap性能最好，但只能用枚举类的枚举值作为key
8.8 操作集合的工具类：Collections(静态类)
Collections提供了对集合排序的操作，查找，排序操作
Collections类中提供了多个synchronizedXxx()方法，该方法可将指定集合包装成线程同步的集合
HashSet,TreeSet,ArrayList,ArrayDeque,LinkedList,HashMap,TreeMap都是线程不安全的
eg:Collection c = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());
List l = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
8.8.4 设置不可变集合
Collections提供如下三类方法返回一个不可变的集合
emptyXxx():返回一个空的、不可变的集合对象
singletonXxx():返回一个只包含指定对象(只有一个或一项元素)的，不可变的集合对象
unmodifiableXxx():返回制定集合对象的不可变视图
以上三类方法的参数是原有集合对象，返回值是该集合的“只读”版本