图学java基础篇之集合
（本文部分图片引用自其他博客，最后有链接，侵删。由于笔记使用markdown记录，格式可能不是太好看，见谅）
集合结构
红字为java.util包下的，绿字为concurrent包下扩展的与并发相关的类
List
ArrayList
功能：有序非线程安全列表
要点：
- 底层存储用Object数组
- 元素可为null
- 自动扩容至1.5倍
- 适合随机访问，不适合大量或频繁增删
LinkedList
功能：有序非线程安全列表
要点：
- 基于双向链表实现
- 元素可为null
- 同时实现了双端队列Deque，支持队列、堆栈操作
- 适合增删，顺序访问，不适合随机访问
Vector
功能：有序线程安全列表
要点：
- 功能和ArrayList一样，只有线程安全区别，效率较ArrayList低
- 实际上算是老版本的List，除了线程安全的情况下不用
Stack
功能：基于Vector实现的堆栈
要点：
- 线程安全
- 后进先出（LIFO）1
CopyOnWriteArrayList
功能：快照版本的ArrayList，修改操作通过复制一份数组操作
要点：
- 线程安全
- 任何修改都会在拷贝的新副本上进行
- 修改操作通过ReentrantLock同步
- 迭代器只能访问，不能修改，且不会因为遍历过程中修改而抛异常
实现线程安全List的方法
- 使用synchronized：对List操作是进行同步，需要自己控制
- 使用Vector：效率低，已经较少使用了
- 使用CopyOnWriteArrayList，前边已经介绍了，这个只能在量小读多写少的场景下用，且性能很差，一般不要用
- 使用Collections.synchronizedList()：工具类提供的一个比较简便的方法，可以直接创建一个线程安全的list，建议使用。其原理是对ArrayList进行包装，通过一个对象锁来控制并发，需要注意的是要弄清楚对象锁锁的是哪个对象。
Map
HashMap
功能：
要点：key-value的map,存储位置根据key的hash值确定
- 非线程安全
- 底层使用Entry 数组table
- 冲突使用链存储
- table长度为2^n，这样结合hash算法有利于均匀分布
- 当发生冲突时，新元素会插入到链首
- 每次table容量变化时，需要重新rehash
- 键值均可为null
HashTable
功能：key-value的map,存储位置根据key的hash值确定，与Hash的算法不同之处是，其位置直接通过hash(key)%table.length计算（HashMap使用h&(length – 1)计算，效率更高，才外还有一些细节不同，可自行参看源码）
要点：
- 线程安全
- 继承自Dictionary
- 底层使用Entry 数组table
- 冲突使用链存储
- table长度为2^n，这样结合hash算法有利于均匀分布
- 当发生冲突时，新元素会插入到链首
- 每次table容量变化时，需要重新rehash
- 键值不能为空
TreeMap
功能：基于红黑树实现的有序集合
要点：
- 非线程安全
- 底层为一个棵红黑树
- 继承NavigableMap,主要实现了SortMap，因此是有序的
- 增删改查都可参考红黑树操作
ConcurrentHashMap
功能：线程安全的HashMap，属于java.util.concurrent下的拓展类
要点：
- 线程安全
- 底层实现是一个Segment 数组，Segment内部通过一个HashEntry 数组存储元素数据，同时Segment继承了 ReentrantLock，直接通过本身的锁对改段数据操作同步
- 从底层结构可以发现，其修改时不会对整个集合加锁，而是对段加锁，因此允许同时修改多个段，效率更高
- 继承NavigableMap,主要实现了SortMap，因此是有序的
- Segment的划分是通过key的hashCode计算
ConcurrentSkipListMap
功能：线程安全的有序Map，是通过一个叫做跳表的数据结构实现
要点：
- 线程安全
- 底层实现是一个多层链表，每层元素都有序，每低一层都包含上一层的元素，最底层包含所有元素。这样设计的巧妙之处是从上层逐层查找时，能够快速定位元素区间。思想上有点像折半查找，不过是把每次折半的中间值分层存了起来。同时链表结构是修改操作同样高效
- key是有序的
- 空间换时间，效率很高，但是空间占用也很厉害
Map的用法
- 非线程安全情景基本上都用HashMap
- 有序用TreeMap
- 线程安全优先ConcurrentHashMap
- ConcurrentHashMap和ConcurrentSkipListMap的优劣主要在于并发量，并发量不高时前者效率高，并发量很大时可以考虑后者
Set
HashSet
功能： 就是一个value均为同一个PRESENT对象的HashMap
要点：
- 非线程安全
- 底层为一个HashMap，其所有元素value值是一个Object类型的静态常量
- 其他参考HashMap
TreeSet
功能： 同TreeMap
要点：
- 非线程安全
- 底层为一个TreeMap，其所有元素value值是一个Object类型的静态常量
- 其他参考TreeMap
ConcurrentSkipListSet
功能： 同ConcurrentSkipListMap
CopyOnWriteArraySet
功能： 同ConcurrentSkipListMap
要点：
- 需要注意的是底层实现是通过CopyOnWriteArrayList，而非HashMap
- 使用场景与CopyOnWriteArrayList一样
Queue
Queue实现了队列操作，是基本集合的一个扩充，特点是提供了队列操作offer、poll和peek，主要分为两类，一类只支持单端操作，常见的如PriorityQueue，另一类为双端队列，可实现堆栈操作，均实现Deque。需注意的是队列也提供了add和remove，但应避免使用。
PriorityQueue
功能：如其名，优先级队列，可根据Comparator实现优先级排列
要点：
- 非线程安全
- 底层为一个Object数组
- 不提供Comparator时按照元素自然顺序
ArrayDeque
功能：如其名，优先级队列，可根据Comparator实现优先级排列
要点：
- 非线程安全
- 底层为一个E[]数组，同时提供head和tail记录存储数据的首位位置
- 由于使用数组不是链表，速度比LinkedList更快
LinkedBlockingDeque
功能：阻塞队列，支持支持FIFO和FILO
要点：
- 线程安全
- 底层为一个链表，通过一个ReentrantLock锁控制并发
- 可指定容量，实现阻塞，队满时插入阻塞，队空时读取阻塞，不指定则取最大整数
- 注意take在空时不阻塞直接返回失败，而poll则会阻塞
- 可指定元素超时时间
LinkedBlockingQueue
功能：阻塞队列，和LinkedBlockingDeque基本一样，不过支持队列操作
PriorityBlockingQueue
功能：优先级阻塞队列，直接看名字，不解释了
SynchronousQueue
功能：阻塞队列，特殊之处在于其不存储元素，一个元素入队之后必须出队，否则阻塞，可以理解为1个元素的阻塞队列
LinkedTransferQueue
功能：LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue的结合体，特点是如果一个元素入队过程中发现又出队请求，则直接返回，不会再插入链表中
要点：
- 注意其并发并非通过ReentrantLock，而是通过LockSupport工具类实现
DelayQueue
功能：延迟队列，只有达到指定时间的元素才能出队
要点：
- 底层实现是一个PriorityQueue，通过ReentrantLock控制并发
- 可以理解为一个以入队时间-延迟时间为优先级的队列
一些使用上的浅见
- 从上边的总结可以看出来java对于集合的实现非常完善，几乎所有场景都有对应的类。因此我们应该避免重复造轮子，在合适的场景下使用合适的集合不仅省力，而且更可靠
- 能简则不繁，其实多数情况下我们使用基本的几个类就够了，复杂的实现一般用于底层框架_(如JDK以及一些常用框架中就用到了不少并发的实现，但其场景都十分鲜明)_。如果平时写也想上层逻辑时使用了负责的集合类，往往我们需要认真考虑下真的有没有必要，或者这部分是不是可以抽象为一个通用的组件，这算是个很有用的代码架构技巧吧。
- 无论怎么用，理解至上。几个基本类之所以用的顺手是因为我们熟悉其特性，而对于复杂的集合类一定要理解其特性，否则很容易踩坑。集合部分算是JDK中最容易理解的代码了，花一会儿时间而保证优质代码还是很值的。
备注
一些参考博客 (都是很优秀的博客，若个人看源码吃力，可以参考着这些博客来看)
http://cmsblogs.com/?cat=5
http://my.oschina.net/lifany/blog/191294
http://blog.csdn.net/guangcigeyun/article/details/8278349
http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3503480.html
http://www.infoq.com/cn/articles/java-blocking-queue/
http://my.oschina.net/readjava/blog/282882
http://hyxw5890.iteye.com/blog/1578597
以上xmind图源文件以及该系列相关文件都将同步至github，敬请关注