Java集合浅析

一、集合基本概念

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java JDK不能提供直接继承自Collection的类，Java JDK提供的类都是继承自Collection的"子接口"，如:List和Set。（注意：Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当做一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。）

List：元素有放入顺序，元素可重复 ，其接口有三个实现类：LinkedList，ArrayList，Vector (Vector 还有一个Stack子类，只是比Vector多了5个方法)
Map：元素按键值对存储，无放入顺序 ，key不可重复，其接口有三个实现类：HashMap，HashTable，LinkeHashMap 
Set：元素无放入顺序，元素不可重复，其接口有两个实现类：HashSet，TreeSet 

二、Set 和 Map的关系

Set代表一种集合元素无序、不可重复的集合，Map代表一种由多个key_value对组成的集合，如果将Map集合的所有key集中起来，那这些key就组成一个set集合，set集合可扩展成一个Map集合，只需变为key_value对。（注意：当试图把某个类的对象当成HashMap的key，或者试图将这个类的对象放入HashSet中保存时，重写该类的equels()方法和hashCode()方法很重要）

1.HashMap 和 HashSet：

对于HashSet，系统采用Hash算法决定集合元素的存储位置，它是基于HashMap实现的；HashMap把value当成key的附属，而value总是紧随key存储，即HashMap在底层将key-value对当成一个整体进行处理。

2.TreeMap 和 TreeSet：

TreeSet底层采用一个NavigableMap来保存集合的元素，但NavigableMap只是一个接口，因此底层依然是使用TreeMap来包含Set集合中的所有元素；对于TreeMap，采用“红黑树”的排序二叉树来保存Map中每个Entry，每个Entry都被当成“红黑树”的一个节点对待。

优劣：TreeMap和TreeSet添加元素和取出元素都不叫耗性能，优势是TreeMap的Entry总是按key根据指定排序规则保持有序状态，TreeSet中所有元素总是根据指定排序规则保持有序状态。

红黑树：一种自平衡的二叉查找树，树种每个节点的值，都大于或等于在它的左子树中所有节点的值，并且小于或等于在它右子树中所有节点的值，这确保红黑树运行时可以快速的在树种查找和定位所需节点。

三、Map和List的关系

List集合包含两组值，其中一组是虚拟的int类型的引索，另一组是List集合元素，可以说List相当于所有可以都是int类型的Map。

四、ArrayList和LinkedList和Vector

1.Vector和ArrayList的区别：

他们都实现了List接口，底层都是基于Java数组来存储集合元素，ArrayList的实现比Vector更安全，Vector就是ArrayList的线程安全版本，Vector的方法增加了synchronized，是线程安全的，现在Vector基本上被ArrayList所代替了。

2.ArrayList和LinkedList差异、性能：

ArrayList是一种顺序存储的线性表，LinkedList则是一种链式存储的线性表，本质是一个双向链表，ArrayList的性能总体上优于LinkedList，因此绝大部分都应该考虑适用ArrayList集合，但如果程序经常需要添加、删除元素，尤其是经常需要调用add（E e）方法向集合中添加元素是，则应该考虑使用LinkedList集合。

3.四种List介绍：摘自http://blog.csdn.net/abbuggy/article/details/7720666

• LinkedList类

　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
　　　　List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

• ArrayList类

　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

• Vector类

　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

• Stack 类

　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口
　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
　　很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。