Java基础-集合比较-集合之间的区别和联系

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ArrayList/LinkList/Vector的联系

ArrayList/LinkList/Vector这三者都是实现集合框架中的List，也就是所谓的有序集合，因此具体功能也比较近似，比如都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作，都提供迭代器以遍历其内容等。

ArrayList/LinkList/Vector的区别

• 1 底层实现方式

  • ArrayList内部用数组来实现；
  • LinkedList内部采用双向链表实现；
  • Vector内部用数组实现。

• 2 读写机制

  • LinkedList在插入元素时，须创建一个新的Entry对象，并更新相应元素的前后元素的引用；在查找元素时，需遍历链表；在删除元素时，要遍历链表，找到要删除的元素，然后从链表上将此元素删除即可。

  • ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时，数组需要扩容，扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法(native方法)进行大量的数组复制操作；在删除元素时并不会减少数组的容量（如果需要缩小数组容量，可以调用trimToSize()方法）；在查找元素时要遍历数组，对于非null的元素采取equals的方式寻找。

  • Vector与ArrayList在插入元素时容量扩充机制不一致。Vector与ArrayList默认创建一个大小为10的Object数组，并将capacityIncrement设置为0；对于Vector，当插入元素数组大小不够时，如
    果capacityIncrement大于0，则将Object数组的大小扩大为现有size+capacityIncrement；如果capacityIncrement<=0,则将Object数组的大小扩大为现有大小的2倍。
    而ArrayList如果超出数组容量，默认分配大小为原数组的1.5倍。
    Vector与ArrayList如果分配的数组过大（超过Integer.MAX_VALUE - 8，一般都不会那么大），则调用hugeCapacity静态方法 ，如果minCapacity介于Integer.MAX_VALUE - 8到Integer.MAX_VALUE，则直接分配一个Integer.MAX_VALUE大小的数组，否则抛出OutOfMemoryError。一般情况下是不会数组中是不会存那么多元素的，这个机制是为了在程序异常时报错中断程序。

• 3 读写效率
  ArrayList对元素的增加和删除都会引起数组的内存分配空间动态发生变化。因此，对其进行插入和删除速度较慢，但检索速度很快。ArrayList对元素在链表开头与结尾部分的插入和删除操作其实和LInkedList相差无几的，所以在有些场景下，LinkedList增加删除较快也是没有那么严谨。
  LinkedList由于基于链表方式存放数据，增加和删除元素的速度较快，但是检索速度较慢。

• 4 线程安全性
  ArrayList、 LinkedList为非线程安全； Vector是基于 synchronized 实现的线程安全的ArrayList。
  需要注意的是：单线程应尽量使用ArrayList， Vector因为同步会有性能损耗；即使在多线程环境下，我们可以利用Collections这个类中为我们提供的synchronizedList(List list)方法返回一个线程安全的同步列表对象。

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HashMap/HashTable/TreeMap的联系

Hashtable、 HashMap、 TreeMap都是最常见的一些Map实现，是以键值对的形式存储和操作数据的容器类型。而且三个Map接口实现的Key不能有重复的键，一个Key键最多只能映射一个值。

HashMap/HashTable/TreeMap的区别

首先先看下HashMap/HashTable的区别：

• 1 元素特性
  HashTable中的key、 value都不能为null； HashMap中的key、 value可以为null，很显然只能有一个key为null的键值对，但是允许有多个值为null的键值对； TreeMap中当未实现
  Comparator 接口时， key 不可以为null；当实现 Comparator 接口时，若未对null情况进行判断，则key不可以为null，反之亦然。
• 2 顺序特性
  HashTable、 HashMap具有无序特性。 TreeMap是利用红黑树来实现的（树中的每个节点的值，都会大于或等于它的左子树种的所有节点的值，并且小于或等于它的右子树中的所有节点的
  值），实现了SortMap接口，能够对保存的记录根据键进行排序。所以一般需要排序的情况下是选择TreeMap来进行，默认为升序排序方式（深度优先搜索），可自定义实现Comparator接口
  实现排序方式。
• 3 初始化与增长方式
  初始化时： HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11，且不要求底层数组的容量一定要为2的整数次幂； HashMap默认容量为16，且要求容量一定为2的整数次幂。
  扩容时： Hashtable将容量变为原来的2倍加1； HashMap扩容将容量变为原来的2倍。
• 4 线程安全性
  HashTable其方法函数都是同步的（采用synchronized修饰），不会出现两个线程同时对数据进行操作的情况，因此保证了线程安全性。也正因为如此，在多线程运行环境下效率表现非常低下。因为当一个线程访问HashTable的同步方法时，其他线程也访问同步方法就会进入阻塞状态。
  比如当一个线程在添加数据时候，另外一个线程即使执行获取其他数据的操作也必须被阻塞，大大降低了程序的运行效率，在新版本中已被废弃，不推荐使用。
  HashMap不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。
  如果需要同步:
  • （1）可以用 Collections的synchronizedMap方法；
  • （2）使用ConcurrentHashMap类，相较于HashTable锁住的是对象整体， ConcurrentHashMap基于lock实现锁分段技术。首先将Map存放的数据分成一段一段的存储方式，然后给每一段数据分配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段的数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。 ConcurrentHashMap不仅保证了多线程运行环境下的数据访问安全性，而且性能上有长足的提升。

然后再看下HashMap/TreeMap的区别：

• 1、HashMap中元素是没有顺序的；TreeMap中所有元素都是有某一固定顺序的，具体顺序可以由指定的Comparator来决定，或者根据键的自然顺序来判断。。
• 2、HashMap继承AbstractMap类，是基于hash表实现的；TreeMap继承SortedMap类，是基于红黑树实现的。