Java三大核心集合类详解

在Java三大核心集合类中，有两个（List、Set）都继承自Collection，它的重要性不言而喻。因此在介绍三大集合框架之前，我们先要了解Collection。Collection位于java.util包中，是一个集合接口（集合类的一个顶级接口）。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。
既然讲到了集合，什么是集合？集合的本质上是一种容器，而我们所熟知的数组本质上也是一种容器，它们二者的主要区别在于：
1.集合可以存储任意对象数据，而数组只能存储单一数据类型的数据
2.数组的长度不可变，而集合的长度则是可变的

在编写程序的过程中，使用到集合类，要根据不同的需求，来决定使用哪种集合类，比如，要经常遍历集合内元素，就要使用List，如果要保证集合中不存在重复的数据，就要用Set;如果要通过某一键来查找某一值，就要使用Map。

List （继承自Collection）

特点：容量可变、可按索引访问集合中元素、集合中的元素有序、并且可重复

列表在数据结构中分别表现为：数组和向量、链表、堆栈、队列。

具体实现类：

• ArrayList：实现基于数组，规模可变，适合快速随机存取，非线程安全。
• LinkedList：实现基于链表，适用于顺序插入或者删除。并且提供了List接口中所没有的获取头元素尾元素等方法，可以像队列、站或者链表一样使用。
• Vector：实现基于数组，类似于AarryList，但是线程安全，因此效率较低。

Set（继承自Collection）

Set是一种不包含重复的元素的无序Collection。
特点：集合中的元素不按特定方式排序，只是简单的把对象加入集合中，就像往口袋里放东西。对Set中成员的访问和操作是通过Set中对象的引用进行的，所以集中不能有重复对象。这也是Set与List类的最大区别。

具体实现类：

• TreeSet：按红黑树方式有序不重复
• HashSet：无序不重复。在HashSet的默认实现中，初始容量16，负载因子为0.75，也就是说当有75%的空间已被使用，将会进行一再散列（再哈希），之前的散列表（数组）将被删除，新增加的散列是之前散列表长度的2倍，最大值Integer.MAX_VALUE。
• LinkedHashSet：按放入顺序有序不重复

Map

Map是一个单独的接口，不继承于Collection。Map是一种把键对象和值对象进行关联的容器。
特点：key不允许重复。

具体实现类：

• HashMap：实现一个键到值映射的哈希表，通过键取得值对象，没有顺序，通过get(key)来获取value，允许存储空对象，而且允许键是空(由于键必须是唯一的，当然只能有一个)，不是线程安全的。去掉了HashTable中有歧义的的contains()方法，改成了containsKey()和containsValue()方法。
• HashTable：实现一个映象，所有的键必须非空。为了能高效的工作，定义键的类必须实现hashcode()方法和equal()方法。是线程安全的。
• TreeMap：基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在于，你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。
• LinkedHashMap：类似于HashMap，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。

• weakHashMao：弱键(weak key)Map，Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾收集器回收。

  当元素的顺序很重要时选用TreeMap，当元素不必以特定的顺序进行存储时，使用HashMap。Hashtable的使用不被推荐，因为HashMap提供了所有类似的功能，并且速度更快。当你需要在多线程环境下使用时，HashMap也可以转换为同步的。

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Tips:
1.SortedSet和SortedMap接口对元素按指定规则排序，SortedMap是对key列进行排序
2.heap和stack有什么区别
　　heap是堆，stack是栈。
　　stack的空间由操作系统自动分配和释放，heap的空间是手动申请和释放的，heap常用new关键字来分配。
　　stack空间有限，heap的空间是很大的自由区。
3.这些类的对比与选择：
如果涉及到堆栈队列等操作，应该考虑List中的stack，queue
对于需要快速插入删除元素，应该使用linkedlist
如果需要快速随机访问元素，应该选用arraylist
如果程序在单线程环境中，选用非同步类
如果在多线程中，选用同步类vector、stack和hashtable以及其子类。