一文搞懂Java中的容器（集合类）

提示：本文介绍的集合类有很多，有的是日常开发常用的，有的是面试常问的，建议大家都了解一点。

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一、容器的分类

Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，其下又有很多子类，如下所示：

这里有个面试点：Collection 和 Collections 有什么区别？
Collection 是一个集合接口
Collections 是一个包装类，包含了很多静态方法，不能被实例化，就像一个工具类，比如提供的排序方法：Collections. sort(list)。

二、List、Set、Map 之间的区别是什么

三、List

1、ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

• 数据结构：ArrayList 是动态数组的数据结构实现，而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。
• 查询效率：ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高，因为 LinkedList 是线性的数据存储方式，所以需要移动指针从前往后依次查找。
• 增删效率：在非首尾的增加和删除操作，LinkedList 要比 ArrayList 效率要高，因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。

综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用 ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用 LinkedList。

2、ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

• 线程安全：Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步，是线程安全的，而 ArrayList 是非线程安全的。
• 性能：ArrayList 在性能方面要优于 Vector，同样是因为Synchronized，每个操作都需要去获取锁。
• 扩容：ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量，只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍，而 ArrayList 只会增加 50%。

不推荐使用Vector，性能非常低。在需要保证线程安全的场景下，可以使用Collections.synchronizedList()将 List 转为线程安全的 SynchronizedList。或者使用写时复制的CopyOnWriteArrayList

四、Map

1、HashMap 的实现原理

HashMap的数据结构是数组 + 链表 + 红黑树，通过put(key,value)存储，get(key)来获取。在存储时，对key进行哈希计算得到哈希值，确定在数组中的位置，如果没有哈希冲突，直接可以存储元素。如果产生哈希冲突，会遍历链表，判断哈希值和key值，决定是修改还是插入链表末尾。

链表在默认配置下，超过8位会转成红黑树，增加效率。

HashMap扩容时会先把数组大小扩容为原数组的两倍，再对原数组的元素重新确定位置，转移到新数组中。

想要了解更详细的实现原理，源码等信息，请参考之前发布的《你真的懂HashMap吗？？？》一文

2、HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

• 存储：HashMap 的key 和 value 都可以为 null，而 Hashtable 不允许。
• 线程安全：Hashtable 使用了 Synchronized 来实现线程同步，是线程安全的，而 HashMap 是非线程安全的。

不推荐使用Hashtable，性能非常低。在需要保证线程安全的场景下，可以使用ConcurrentHashMap，在Java 1.8 优化后，性能非常客观。

3、HashMap 和 TreeMap有什么区别？

• 数据结构：HashMap的数据结构是 数组+链表+红黑树，TreeMap的数据结构是红黑树。
• 实现接口：TreeMap 和 HashMap 都继承自 AbstractMap ，但是需要注意的是 TreeMap 它还实现了 NavigableMap 接口和 SortedMap 接口，拥有对集合内元素的搜索能力和根据键key的排序能力。
• 性能：HashMap适用于在Map中插入、删除和定位元素，Treemap适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

五、Iterator

1、Iterator 是什么？

Iterator 接口提供遍历任何 Collection 的接口。我们可以从一个 Collection 中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了 Java 集合框架中的 Enumeration，迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

2、Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

• Iterator 可以遍历 Set 和 List 集合，而 ListIterator 只能遍历 List。
• Iterator 只能单向遍历，而 ListIterator 可以双向遍历（向前/后遍历）。
• ListIterator 继承 Iterator 接口，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。

3、Iterator 怎么使用？有什么特点？

List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
    String s = iterator.next();
    System.out.println(s);
}

Iterator的使用非常简单，通过集合的iterator()获取实例，根据hasNext()遍历元素。
Iterator 的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

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总结

Java中的容器在日常开发中使用频率非常高，根据不同的业务需求选择不同的容器非常重要，不仅可以提高性能，也能减少出错。但这需要对每个容器都有相对深入的理解。
希望我的分享能对你理解Java中的容器有所帮助。