Java集合基礎知識

Java集合框架基礎：

Collection爲集合層級的根接口，集合中包含一組對象。

Set是一個不能包含重複元素的集合；List是一個有序集合，可以包含重複元素；

Map是一種key-value結構的集合模型，不能包含重複的key值，每個key只能映射到一個value。

HashMap和HashTable的不同：

a. HashMap允許key和value爲null， 而HashTable不允許

b. HashTable是線程同步的，而HashMap不是。因此HashMap適合單線程環境，HashTable適合多線程環境（具體應用要根據場景需求，而不是誰適合誰不適合，在不需要線程同步限制的時候推薦使用HashMap，可以提高程序運行的效率）

c. LinkedHashMap是HashMap的一個子類，如需遍歷順序，可以很方便的從HashMap轉向LinkedHashMap，而HashTable它的順序是不可知的

d. HashMap提供退key的Set進行遍歷，因此它是fail-fast的，單HashTable提供對key的Enumeration進行遍歷，不支持fail-fast

e. HashTable被認爲是個遺留的類，如果你尋求在迭代的時候修改Map，你應該使用CocurrentHashMap

補充： HashMap可以通過Map m = Collections.synchronizedMap（hashMap）來達到同步的效果。

HashMap還是TreeMap：

a. HashMap的內部結構是一個數組，線性順序存儲，二次結構使用線性的單鏈表。 使用key的hash code做二次hash之後，在截取小於數組長度的值爲索引。

b. HashMap是一個常用的Map，它根據鍵的hashcode值存儲數據，根據key可以快速獲取value，具有很快的訪問速度。只允許一個key值爲null，不支持線程同步，如果需要同步可以使用Collections的synchronizedMap方法實現

c. TreeMap其內部數據結構是一棵紅黑樹，使用鏈式存儲，可以指定比較器Comparator， key需實現Comparable接口。key值不能爲null。存節點性能稍差，因爲需要調整樹結構；取節點用的鏈表遍歷，但是屬於有序比較，性能中等。

ArrayList和Vector的相同與不同：

a. 兩者都是基於索引的，基於數組來實現的

b. 兩者都維護插入的順序，可以根據插入順序來獲取元素

c. 兩者的迭代器都是fail-fast的

(fail-fast機制是Java集合Collection中的一種錯誤機制，當多個線程對同一個集合的內容進行操作時就可能產生fail-fast事件。例如線程A通過iterator去遍歷某集合的過程中，若該集合的內容被其他線程更改了，那麼線程A訪問集合時就會拋出 CocurrentModificationException，產生fail-fast事件)

d. 兩者都允許null值，可以利用索引對元素進行隨機的訪問

e. Vector是同步的，而ArrayList不是。如果你尋求在迭代時對列表進行改變，你應該使用CopyOnWriteArrayList

f. ArrayList更加通用，可以使用Collections工具類輕易的獲取同步列表和只讀列表

ArrayList和LinkedList異同:

a. 兩者都是List接口的具體實現，ArrayList基於動態數組，LinkedList基於鏈表的數據結構

b. ArrayList是基於Array實現，一個基於索引的數據結構，所以它可以對元素進行隨機訪問，複雜度爲O(1)。LinkedList存儲一些列的節點數據，每個節點都與前一個和下一個節點相連。所以儘管有使用索引來獲取元素的方法，其內部實現是從起點開始遍歷，遍歷到所以的節點後返回元素，時間複雜度爲O(n)， 比ArrayList要慢

c. 與ArrayList相比，在LinkedList中插入、刪除一個元素會更快，因爲在插入或刪除一個元素的時候ArrayList需要更新每個元素的索引(插入不代表在最後添加新元素)，並改變數組的大小， 而LinkedList僅僅需要在更新插入位置前後兩個元素的節點信息

d. LinkedList需要消耗更多的內存，因爲它需要同時存儲每個節點前後節點的引用

補充：LinkedList實現了List接口，允許null值。此外它還提供額外的get/remove/insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作可以使LinkedList被用作堆棧（stack）/ 隊列（queue）或雙向隊列 （queue）。 LinkedList沒有同步方法，如果多個線程同事訪問一個list則必須實現訪問同步， 通過： List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…)) 實現

Array與ArrayList異同:

a. Array可以包含基本數據類型或對象類型，ArrayList只能包含對象類型

b. Array的大小固定，ArrayList的大小是動態變化的，一次默認增加原大小的0.5倍

c. ArrayList提供了更多的方法和特性

Collections類解析:

Java.util.Collections是一個工具類，僅包含靜態方法，它們操作或返回集合。包含操作集合的多態算法，返回一個由指定集合支持的新集合和其他一些內容。包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混編和逆序等

Comparator與Comparable接口：

兩者的作用是對自定義的Class進行大小比較

例如： public class Man{public String name; public int age;}， 實例化後得到包含 man1, man2, man3的manList。我們用 Collections.sort(manList)，得不到我們預期排序的結果。但是如果是一個包含的字符串的listStr，通過調用 Collections.sort(listStr) 是可以得到正確的排序，主要是因爲 String 已經實現了 Comparable 接口。 因此 Man 也需要實現一個比較器才能進行manList的排序。

Comparable 是定義在 Man 類的內部： public class Man implements Comparable {…}，集成 Comparable，實現 compareTo 方法

Comparator 是定義在 Man 外部的， Man 類本身不需要有任何變化，但是我們需要另外定義一個比較器： public ManComparator implements Comparator {…}

在 ManComparator 內部實現了怎麼比較兩個 Man 的大小，在對一個 manList 進行排序的時候： Collections.sort(manList, new ManComparator())