Java常用集合框架学习总结

最近在准备大三暑假的实习面试，所以重温了一下Java基础，当初大二自学Java，到现在回头重新学习，感觉到了enjoy Java开发的乐趣。废话

不多说，现在就Java的集合框架做一些总结。 

Java集合的出现是为了解决数组的长度有限问题的，先说说Java集合和数组的区别：  

        1、数组长度固定，集合长度不固定。  

        2、数组可以存储基本类型，也可以存储引用类型，而集合只能存储引用类型。 

Java集合分为两大类，可以理解为实现了Collection接口的单列数据集合和实现了Map集合的双列数据（key--value）集合。那就首先来说说实现

Collection接口的集合。

1、Collection集合体系

1、1 Collection 集合继承体系结构图：

 

1、2 List集合：

List接口继承自Collection接口，实现List接口的集合是有序的（这里的有序指的是存储顺序与读出顺序一致）。且元素是可重复的，元素值允许为null。

ArrayList:

ArrayList集合底层数据结构是数组，因此它查询快，增删慢。且ArrayList是线程不安全的，因此性能较高。（鉴于元素的可重复性，我们可以看看

JDK中ArrayList的Boolean add（Object o）方法源码，该方法无论传入一个什么值，都是返回true,因此什么元素都能添加成功,以至于可重复。）

LinkedList:

          LinkedList集合底层的数据结构是双向链表，所以它查询慢，增删快，且可以被当做队列和栈结构来使用；LinkedList是线程不安全的，因此性能较高。

Vector：

        Vector集合底层数据结构是数组，和ArrayList集合一样，查询快，增删慢，但是它是线程安全的，因此性能相对来说比较低，Vector是一个比较古老的集合，

   现在开发基本不使用它。但有人就纳闷了，如果想使用线程安全的List难道不是使用Vector么？对于这个问题，Java提供Collections工具类的某些方法将一些线程不安全    的集合封装为线程安全的集合，这个具体在后面会说到。

1、3 Set集合

   Set集合是无序的且元素是不允许重复的，对于Set集合元素的不可重复性，我们可以查看JDK中HashSet的源码，HashSet的构造方法源码如下图：

                   

   原来我们创建一个HashSet对象时，底层实际上是创建了一个HashMap对象（对于HashMap，后面会有详细介绍），我们知道，HashMap集合的Key是不可重复的，值是可重复    的，所以HashSet的元素实际上就是一个HashMap集合的key，这个HashMap的值都为null。至于如何保证Set集合元素的不可重复性，主要是依赖于hashCode（）和        equals（）方法来保证的，判断一个元素是否重复的步骤是：先通过hashCode()方法比较两个元素的hashCode值是否相等，若不相等，则不是重复元素，若相等，则再判    断两个元素通过equals（）方法的返回值，若为false。则不是重复元素，若为true，则是同一个元素，不进行插入。

HashSet：

   HashSet底层数据结构是哈希表，通过元素的hashCode来决定存储位置，是线程不安全的，元素值允许为null。另外，若往HashSet中添加重复的元素，运行不会抛出任何异常，只是添加时调用的Boolean add（Object o）方法返回false。

LinkedHashSet:

   LinkedHashSet是HashSet集合的子类，它的底层数据结构是链表和哈希表，链表用于维护元素的插入顺序，也就是说，LinkedHashSet元素是有序的，但是其集合元素仍不可重复，且LinkedHashSet是线程不安全的。

TreeSet：

   TreeSet集合底层数据结构是红黑树（一种自平衡的二叉树），红黑树的作用是确保插入的元素处于排序状态，这个排序的规则分为自然排序和使用比较器的定制排序。自然排序，即元素具备比较性，让元素实现Comparable接口即可。比较器定制排序，即集合具备比较性，让集合的构造方法接收一个Comparator实现类对象即可，在Comparator实现类对象里面我们通过实现compare（）方法来定制我们的排序规则，制定排序规则的时候注意正确区分主要条件与次要条件。此外，TreeSet集合是线程不安全的。

1、4关于Collection集合的几个问题：

 编程时如何选择Collection？

      看需求，要求有序吗？

             true：选择List。若要求查询多，修改少，选择ArrayList，若要求修改多，查询少，选择LinkedList。若不确定，就是用ArrayList。

             false：选择Set。若要求插入取出顺序一致，选择LinkedHashSet，否则选择HashSet，若要求排序，选择TreeSet。

           要求安全吗？

             true：不推荐使用Vector，可以使用Collections工具类提供的synchronizedXxx（）方法将上述的集合封装为线程安全的集合，且最好在创建集合时就开始封装。

              false：参考上述的是否有序要求。

 集合的线程安全问题：

     Collection集合里的HashSet，LinkedHashSet，TreeSet，ArrayList，LinkedList都是线程不安全的，Vector是线程安全的，但是如果我们需要使用线程安全的的集    合，可以使用Collections工具类提供的synchronizedXxx（）方法将上述不安全的集合封装为线程安全的集合。比如：创建一个线程安全的ArrayList集合：

       List safetyList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

2、Map集合体系

2、1 （常用）Map集合继承体系结构图

   Map集合是基于key--value映射关系的一种数据结构，key不允许重复，value允许重复，所以他们具有单向的一对一关系。

                 

HashMap：

 HashMap集合底层数据结构是哈希表，且HashMap是线程不安全的，其key和value均可以允许为null（但是要遵循key唯一的原则喔），HashMap底层采用数组来存储key--value对，且HashMap的Iterator迭代器采用的是快速失败机。

Hashtable：

  请注意，Hashtable不要写成HashTable！Hashtable的命名规格不符合Java规范，这是历史遗留原因，不需理会。Hashtable底层数据结构也是使用的哈希表，但他是线程安全的，且key和value均不允许为null，否则会抛出NullPointerException异常。其enumerator迭代器没有采用快速失败机制。

LinkedHashMap：

 根据上面LinkedHashSet和HashSet的联系，我们可以推出LinkedHashMap底层数据结构是链表和哈希表，链表用于维护元素的插入顺序，以达到元素的有序性，它是线程不安全的。

2、2 HashMap和Hashtable的区别

     答案就在上面。

        最后，对于Collection集合和Map集合的基本API，在这里就不总结了，读者可以自行查看API文档。