从零开始学java（26）--- 集合框架
Day16
今天学习集合框架的剩余知识。
集合框架
1.Set：元素不重复，顺序不要求保证。
重复的判断：以equals为依据。
① 元素是无序（存入和取出的顺序不一定一致），元素不可以重复；最多只有一个null。
② 查看API会发现，Set集合的功能与Collection集合的功能是一致的（就方法调用而言）；
③ 底层数据结构是哈希表
关于Hash
Hash：哈希，可以理解为散列，计算任意的字符串为一个值。
哈希表：在哈希表中进行添加，删除，查找等操作，性能十分之高，不考虑哈希冲突的情况下，仅需一次定位即可完成，时间复杂度为O(1)。
我们知道，数据结构的物理存储结构只有两种：顺序存储结构和链式存储结构（像栈，队列，树，图等是从逻辑结构去抽象的，映射到内存中，也这两种物理组织形式），在数组中根据下标查找某个元素，一次定位就可以达到，哈希表利用了这种特性，哈希表的主干就是数组。
比如我们要新增或查找某个元素，我们通过把当前元素的关键字 通过某个函数映射到数组中的某个位置，通过数组下标一次定位就可完成操作。
这个函数可以简单描述为：存储位置 = f(关键字) ，这个函数f一般称为哈希函数，这个函数的设计好坏会直接影响到哈希表的优劣。
查找操作同理，先通过哈希函数计算出实际存储地址，然后从数组中对应地址取出即可。
哈希冲突
然而万事无完美，如果两个不同的元素，通过哈希函数得出的实际存储地址相同怎么办？也就是说，当我们对某个元素进行哈希运算，得到一个存储地址，然后要进行插入的时候，发现已经被其他元素占用了，其实这就是所谓的哈希冲突，也叫哈希碰撞。哈希函数的设计至关重要，好的哈希函数会尽可能地保证 计算简单和散列地址分布均匀,但是，我们需要清楚的是，数组是一块连续的固定长度的内存空间，再好的哈希函数也不能保证得到的存储地址绝对不发生冲突。那么哈希冲突如何解决呢？哈希冲突的解决方案有多种:开放定址法（发生冲突，继续寻找下一块未被占用的存储地址），再散列函数法，链地址法，而HashMap即是采用了链地址法，也就是数组+链表的方式。
HashSet：不保证顺序
hashCode():散列码是由对象导出的一个整型值。散列码是没有规律的。类的hashCode()方法继承自Object类，因此每个对象都有一个默认的散列码，他的值为对象的存储地址（由对象的物理存储地址通过散列转换来的）。
重复的判断：HashSet使用equals和hashCode在内部判断是否重复。
2.Map：用于存储键值对(Key-Value)
size():大小
isEmpty：是否为空
containsKey(Object key)：判断是否包含键
containsValue(Object value)：判断是否包含值
V get(Object key); 根据键获取值
V put(K key, V value)：存储数据（键值对）
putAll(Map m);合并两个MAP，只不过如果有相同的key那么用后面的覆盖前面的
V remove(Object key);根据键删除数据
clear();清空
Set keySet();获取键的集合
Collection values();获取值的集合
entrySet();键-值 对的集合，Set里面的类型是Map.Entry.
/*由于Map中存放的元素均为键值对，故每一个键值对必然存在一个映射关系。
Map中采用Entry内部类来表示一个映射项，映射项包含Key和Value
Map.Entry里面包含getKey()和getValue()方法*/
Set<Entry<T,V>> entrySet()
//该方法返回值就是这个map中各个键值对映射关系的集合。
3. HashMap：
HashMap的主干是一个Entry数组。Entry是HashMap的基本组成单元，每一个Entry包含一个key-value键值对。（其实所谓Map其实就是保存了两个对象之间的映射关系的一种集合）
//HashMap的主干数组，可以看到就是一个Entry数组，初始值为空数组{}，主干数组的长度一定是2的次幂。
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
Entry是HashMap中的一个静态内部类。存在链表结构。
简单来说，HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，如果定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度为O(n)，首先遍历链表，存在即覆盖，否则新增；对于查找操作来讲，仍需遍历链表，然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。所以，性能考虑，HashMap中的链表出现越少，性能才会越好。
特点：键是不重复的，最多只有一个null，取决于hashCode与equals方法。
关于List与Set的区别
List和Set是用来存放集合的接口，并且二者都继承自接口Collection。
1. 在List中的元素存放是有序的，可以存放重复的元素，检索效率较高，插入删除效率较低。
ArrayList、LinkedList、Vector是List的三个实现类。
ArrayList：
底层的实现就是一个可变数组非同步实现,当数组长度不够用的时候就会重新开辟一个新的数组，然后将原来的数据拷贝到新的数组内。由于这一底层实现，所以ArrayList集合中元素存储的位置是连续的，查询起来效率比较高，插入删除效率较低。
LinkedList：
底层实现是双向循环链表数据结构非同步实现，数据结构如下代码
LinkList中元素存储位置是不连续的，插入删除的执行效率高，查询效率低。
Vector：
Vector作为List的另外一个典型实现类，完全支持List的全部功能，Vector类也封装了一个动态的，允许在分配的Object[]数组，Vector是一个比较古老的集合，JDK1.0就已经存在，建议尽量不要使用这个集合，Vector与ArrayList的主要是区别是，Vector是线程安全的，但是性能比ArrayList要低。
2. set
没有存放顺序，不能存放重复元素检索效率较低，插入删除效率较高，由于set集合储存位置是由他的HashCode码决定的，所以他的存储对象必须有equals()方法，而且set遍历只能用迭代，没有下标。
HashSet：
底层由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持，不能保证元素的顺序，元素是无序的，可以有null，但是null只能有一个，不能有重复的元素。HashSet不是同步的，需要外部保持线程之间的同步问题。
TreeSet：
TreeSet实现了SortedSet接口，它是一个有序的集合类，TreeSet的底层是通过TreeMap实现的。TreeSet并不是根据插入的顺序来排序，而是根据实际的值的大小来排序。TreeSet也支持两种排序方式：自然排序和自定义排序。不能放入重复元素和null。
HashMap、HashSet、Hashtable的区别
Hashtable和HashMap区别
主要区别：线程安全性，同步(synchronization)，以及速度。
HashMap几乎可以等价于Hashtable，除了HashMap是非synchronized的，并可以接受null。Hashtable是线程安全的，多个线程可以共享一个Hashtable。
HashMap的同步问题可通过Collections的一个静态方法得到解决，Map Collections.synchronizedMap(Map m) 返回一个同步的Map。
HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。fail-fast结构上更改时（删除或者插入一个元素），将会抛出ConcurrentModificationException异常。
HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的。
HashSet和HashMap的区别
HashSet实现了Set接口，它不允许集合中有重复的值，当我们提到HashSet时，第一件事情就是在将对象存储在HashSet之前，要先确保对象重写equals()和hashCode()方法，这样才能比较对象的值是否相等，以确保set中没有储存相等的对象。如果我们没有重写这两个方法，将会使用这个方法的默认实现。
Map中不允许重复的键。Map接口有两个基本的实现，HashMap和TreeMap。TreeMap保存了对象的排列次序，而HashMap则不能。HashMap允许键和值为null。
HashSet 和 HashMap 之间有很多相似之处，对于 HashSet 而言，系统采用 Hash 算法决定集合元素的存储位置，这样可以保证能快速存、取集合元素；对于 HashMap 而言，系统 key-value 当成一个整体进行处理，系统总是根据 Hash 算法来计算 key-value 的存储位置，这样可以保证能快速存、取 Map 的 key-value 对。
HashSet和Hashtable的区别
HashTable中的方法加了同步锁（synchronized），所以对象是线程安全。
而HashMap是异步的，所以存放的对象并不是线程安全的。
而HashSet的底层是用HashMap实现的，所以它也不是线程安全的。