java集合总结

首先注意几个重要的对比的

1、Collection和Collections

2、List接口的几个实现类ArrayList、LinkedList、Vector、Stack

3、Map接口的几个实现HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap为什么特别好用

首先给一个自己照着源码画的Collection类图和Map类图：

Collection类图：

Map类图：

然后总结上面列举的对比：

1、Collection和Collections

1、 【I接口】java.util.Collection 是一个集合接口。

它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。

2、 【C包装类】java.util.Collections 是一个包装类。

它包含有各种有关集合操作的静态多态方法。此类不能实例化，就像一个工具类，服务于Java的Collection框架。

Collections.sort()方法源码：

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
	Object[] a = list.toArray();
	Arrays.sort(a);
	ListIterator<T> i = list.listIterator();
	for (int j=0; j<a.length; j++) {
	    i.next();
	    i.set((T)a[j]);
	}
}

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
	Object[] a = list.toArray();
	Arrays.sort(a, (Comparator)c);
	ListIterator i = list.listIterator();
	for (int j=0; j<a.length; j++) {
	    i.next();
	    i.set(a[j]);
	}
}

3、  测试一下：

public static void main(String args[]) {
	// 注意List是实现Collection接口的
	List list = new ArrayList();
	double array[] = { 112, 111, 23, 456, 231 };
	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		list.add(new Double(array[i]));
	}
	Collections.sort(list);
	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		System.out.println(list.get(i));
	}
	// 结果：23.0 111.0 112.0 231.0 456.0
}

2、List接口的几个实现类ArrayList、LinkedList、Vector、Stack
List接口继承Collection接口，LinkedList继承AbstractSequentialList，而 AbstractSequentialList、ArrayList、Vector、Stack都继承AbstractList

<List接口>

1、List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
2、List允许有相同的元素。
3、除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。

实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类(链表方式)

1、  LinkedList实现了List接口，允许null元素。

2、  此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

3、  LinkedList需要自己实现同步：LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类(数组方式)

1、  ArrayList实现了可变大小的数组。

2、  它允许所有元素，包括null。

3、  ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类

　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类

Stack继承自Vecto r，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

总结：如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。

3、Map接口的几个实现HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap，ConcurrentHashMap为什么特别好用

1、  历史：Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的，HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现。

2、  同步：

Hashtable的方法是同步的，而HashMap的方法不是。这就意味着，虽然你可以不用采取任何特殊的行为就可以在一个多线程的应用程序中用一个Hashtable，但你必须同样地为一个HashMap提供外同步。一个方便的方法就是利用Collections类的静态的synchronizedMap()方法，它创建一个线程安全的Map对象，并把它作为一个封装的对象来返回。这个对象的方法可以让你同步访问潜在的HashMap。这么做的结果就是当你不需要同步时，你不能切断Hashtable中的同步（比如在一个单线程的应用程序中），而且同步增加了很多处理费用。
3、空值：HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value。HashMap中只有一条记录可以是一个空的key，但任意数量的条目可以是空的value。这就是说，如果在表中没有发现搜索键，或者如果发现了搜索键，但它是一个空的值，那么get()将返回null。如果有必要，用containKey()方法来区别这两种情况。
总结：当需要同步时，用Hashtable，反之用HashMap。但是，因为在需要时，HashMap可以被同步，HashMap的功能比Hashtable的功能更多，而且它不是基于一个陈旧的类的，所以有人认为，在各种情况下，HashMap都优先于Hashtable。

ConcurrentHashMap为什么强大，强大在什么地方？

1、 ConcurrentHashMap实现Map是安全的

从JDK1.2起，就有了HashMap，正如前一篇文章所说，HashMap不是线程安全的，因此多线程操作时需要格外小心。

在JDK1.5中，伟大的Doug Lea给我们带来了concurrent包，从此Map也有安全的了。

/**
*...  
* @since 1.5
* @author Doug Lea
* @param <K> the type of keys maintained by this map
* @param <V> the type of mapped values
*/
public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V>
       implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable {
   private static final long serialVersionUID = 7249069246763182397L;
   ...
}

ConcurrentHashMap具体是怎么实现线程安全的呢，肯定不可能是每个方法加synchronized，那样就变成了HashTable。

(也就是说，HashTable在每个方法上都加上了syschronized来实现线程安全的)

※  来开始围观ConcurrentHashMap的源码：

从ConcurrentHashMap代码中可以看出，它引入了一个“分段锁”的概念，具体可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable，根据key.hashCode()来决定把key放到哪个HashTable中。

在ConcurrentHashMap中，就是把Map分成了N个Segment，put和get的时候，都是现根据key.hashCode()算出放到哪个Segment中

/**
*...  
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
*         <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>
* @throws NullPointerException if the specified key or value is null
*/
public V put(K key, V value) {
    if (value == null)
        throw new NullPointerException();
    int hash = hash(key.hashCode());
    return segmentFor(hash).put(key, hash, value, false);
}

/**
*...  
*
* @throws NullPointerException if the specified key is null
*/
public V get(Object key) {
   int hash = hash(key.hashCode());
   return segmentFor(hash).get(key, hash);
}

/**
 * Returns the segment that should be used for key with given hash
 * @param hash the hash code for the key
 * @return the segment
 */
final Segment<K,V> segmentFor(int hash) {
    return segments[(hash >>> segmentShift) & segmentMask];
}

public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
        float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();

if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;

// Find power-of-two sizes best matching arguments
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
segmentShift = 32 - sshift;
segmentMask = ssize - 1;
this.segments = Segment.newArray(ssize);

if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = 1;
while (cap < c)
cap <<= 1;

for (int i = 0; i < this.segments.length; ++i)
<strong><span style="color:#ff0000;">this.segments[i] = new Segment<K,V>(cap, loadFactor);</span></strong>
}

测试程序：

public class ConcurrentHashMapTest {  
      
    private static ConcurrentHashMap<Integer, Integer> map = new ConcurrentHashMap<Integer, Integer>();  
    public static void main(String[] args) {  
        new Thread("Thread1"){  
            @Override  
            public void run() {  
                map.put(3, 33);  
            }  
        };  
          
        new Thread("Thread2"){  
            @Override  
            public void run() {  
                map.put(4, 44);  
            }  
        };  
          
        new Thread("Thread3"){  
            @Override  
            public void run() {  
                map.put(7, 77);  
            }  
        };  
        System.out.println(map);  
    }  
}  

ConcurrentHashMap中默认是把segments初始化为长度为16的数组。

根据ConcurrentHashMap.segmentFor的算法，3、4对应的Segment都是segments[1]，7对应的Segment是segments[12]。

（1）Thread1和Thread2先后进入Segment.put方法时，Thread1会首先获取到锁，可以进入，而Thread2则会阻塞在锁上：

（2）切换到Thread3，也走到Segment.put方法，因为7所存储的Segment和3、4不同，因此，不会阻塞在lock()：

以上就是ConcurrentHashMap的工作机制，通过把整个Map分为N个Segment（类似HashTable），可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。

参考来源：http://blog.csdn.net/xuefeng0707/article/details/40834595