java.util包中集合详解

本文只是集合的概述，介绍集合之间的关系，以及各种集合的异同，不会深入介绍具体的实现，具体实现的介绍，可以参见文中提供的链接。

java集合概述

java集合整体分为collection和map两种，接口关系如下：

image.png

image.png

Iterable

为了实现new loop，类需要继承Iterable，例如：

List list = new ArrayList();
for(Object o : list){
    //do something o;    
}

从java8开始，新增forEach

Collection

Collection定义了集合的基本操作，详细函数可以参考JavaDoc。

List

List在java.util包中的实现（其中cocurrent包中还有并行实现），主要有以下几种：

java.util.ArrayList
java.util.LinkedList
java.util.Vector
java.util.Stack

	是否容许空	是否容许重复	是否有序（遍历输出保持插入顺序）	是否线程安全
ArrayList	是	是	是	否
LinkList	是	是	是	否
Vector	是	是	是	是
Stack	是	是	是	是

实现类的继承整体关系如下：

ArrayList

LinkedList

Vector

Stack

ArrayList是通过数组实现，LinkedList是通过双向链表实现。这样就决定了他们两个的使用范围。LinkedList在以下情况下，比较合适：1）如果数据删除、随机插入比较多；2）随机数据的读取比较少。如果随机读取多于写入，并且写入也是追加写入，那么可以使用ArrayList，但是最好预估数据量，设置ArrayList的初始大小。ArrayList和LinkedList的详细对比。实现介绍参考： 图解集合2：LinkedList
Vector和Stack也是通过数组实现，线程安全，但ArrayList和LinkedList没有保证线程安全。

	是否容许空	是否容许重复	是否有序（遍历输出保持插入顺序）	是否线程安全
ArrayList	是	是	是	否
LinkList	是	是	是	否
Vector	是	是	是	是
Stack	是	是	是	是

Set

Set中元素不可以重复。在java.util包中的实现，主要有以下几种：

java.util.EnumSet
java.util.HashSet
java.util.LinkedHashSet
java.util.TreeSet

EnumSet可以应用在枚举分组时，详细介绍可以参考《Java中的EnumSet》。

image.png

HashSet

TreeSet

LinkedHashSet

HashSet是使用HashMap实现的，元素无序。 add，delete和contain方法具有恒定的时间复杂度O（1）。 TreeSet是使用树结构（红黑树TreeMap）实现的，集合中的元素是有序的，指的是排序。但add，delete 和contain方法的时间复杂度为O（log（n）），提供了几种方法first()，last()，headSet()，tailSet()处理有序集（SortedSet中定义）。LinkedHashSet介于HashSet和TreeSet之间，是LinkedHashMap来实现的，提供了插入的顺序。 基本方法的时间复杂度是O（1）。详情参考《HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet》。

	是否容许空	是否容许重复	是否有序（遍历输出保持插入顺序）	是否线程安全
HashSet	是	否	否	否
TreeSet	是	否	否	否
LinkedHashSet	是	否	是	否

Queue

Queue在java.util包中的实现主要有以下两个：

java.util.LinkedList
java.util.PriorityQueue

Deque定义了在Queue两端进行insert和remove函数（addFirst/addLast），经典是实现是LinkedList。
PriorityQueue是从JDK1.5开始提供的新的数据结构接口，它是一种基于优先级堆的极大优先级队列(基于数组的完全二叉树)。优先级队列是不同于先进先出队列的另一种队列。每次从队列中取出的是具有最高优先权的元素。如果不提供Comparator的话，优先队列中元素默认按自然顺序排列，也就是数字默认是小的在队列头，字符串则按字典序排列（参阅 Comparable），也可以根据 Comparator 来指定，这取决于使用哪种构造方法。优先级队列不允许 null 元素。依靠自然排序的优先级队列还不允许插入不可比较的对象（这样做可能导致 ClassCastException）,更多内容参考《Java PriorityQueue工作原理及实现》。

	是否容许空	是否容许重复	是否有序（遍历输出保持插入顺序）	是否线程安全
PriorityQueue	否	是	否	否

遍历的时候，只保证第一个是最小值（或最大值），如：

        Queue priorityQueue=new PriorityQueue();
        priorityQueue.add(5);
        priorityQueue.add(2);
        priorityQueue.add(1);
        priorityQueue.add(10);
        priorityQueue.add(3);
        System.out.println("");
        Iterator iterator1=priorityQueue.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            System.out.print(iterator1.next()+" ");
        }

output:1 3 2 10 5 

Map

Map在java.util包中的实现主要包括以下几个：

java.util.HashMap
java.util.Hashtable
java.util.EnumMap
java.util.IdentityHashMap
java.util.LinkedHashMap
java.util.Properties
java.util.TreeMap
java.util.WeakHashMap

HashMap vs TreeMap vs LinkedHashMap

我们经常使用的也就是HashMap和TreeMap。HashMap线程不安全,不保证内部存储元素的任何顺序，详情参考Java HashMap工作原理及实现。TreeMap保证了存储元素的顺序。

image.png

HashMap vs Hashtable

1. Hashtable is synchronized, whereas HashMap is not. This makes HashMap better for non-threaded applications, as unsynchronized Objects typically perform better than synchronized ones.
2. Hashtable does not allow null keys or values. HashMap allows one null key and any number of null values.
3. One of HashMap's subclasses is LinkedHashMap, so in the event that you'd want predictable iteration order (which is insertion order by default), you could easily swap out the HashMap for a LinkedHashMap. This wouldn't be as easy if you were using Hashtable.
   Since synchronization is not an issue for you, I'd recommend HashMap. If synchronization becomes an issue, you may also look at ConcurrentHashMap.
   Differences between HashMap and Hashtable?

	是否容许空	是否容许重复	是否有序（遍历输出保持插入顺序）	是否线程安全
HashMap	是	是	否	否
HashTable	否	是	否	是
TreeMap	只是value容许	是	否	否
LinkedHashMap	是	是	是	否

如果对集合的实现比较感兴趣，推荐大家读取其中链接和参考文献，最好自己打开源码读读。其中若有纰漏，欢迎指正。

参考

图解集合4：HashMap
图解集合6：LinkedHashMap