Java集合框架

整個Java集合框架圖以下所示。線比較多，但各個接口及實現類之間的關係仍是比較清楚的。

1 集合和數組的區別

（1）長度區別。數組長度不可變，集合長度可變。

（2）內容區別。數組能夠存儲基本數據類型和對象引用，集合只能存儲對象引用。

（3）數組只能存儲同一類型的元素，集合能夠存儲不一樣類型的元素。

 

2 Java集合體系間的繼承關係

Java 集合框架主要包括兩種類型的容器，一種是集合（Collection），存儲一個元素集合，另外一種是圖（Map），存儲鍵/值對映射。

（1）Collection

繼承關係以下圖所示，經常使用的實現類有ArrayList，LinkedList，HashSet，LinkedHashSet。

Collection集合的方法以下圖所示：

（2）Map

Map保存的每項數據都是鍵值對（key-value），Map中的key是不可重複的，key用於標識集合裏的每項數據。

其中，HashMap和TreeMap是常常用到的實現類。

 

3.List和Set詳解

（1）List和Set的區別

 此外，

List和Set都繼承自Collection接口，Map則不是 。

Set：檢索元素效率低下，刪除和插入效率高，插入和刪除不會引發元素位置改變。 
List：和數組相似，List能夠動態增加，查找元素效率高，插入刪除元素效率低，由於會引發其餘元素位置改變。

（2）List

經常使用實現類：

（1）ArrayList：底層數據結構是數組，地址連續，查詢快，增刪慢，線程不安全，效率高，能夠存儲重複元素 。
（2）LinkedList 底層數據結構是鏈表，地址不連續，查詢慢，增刪快，線程不安全，效率高，能夠存儲重複元素 。
（3）Vector:底層數據結構是數組，查詢快，增刪慢，線程安全，效率低，能夠存儲重複元素 。

List適用場景分析： 
當須要對數據進行屢次訪問的狀況下選用ArrayList，當須要對數據進行屢次增長刪除修改時採用LinkedList。

ArrayList和Vector都是用數組實現的，主要有這麼三個區別：
（1）.Vector是多線程安全的，線程安全就是說多線程訪問同一代碼，不會產生不肯定的結果。而ArrayList不是，這個能夠從源碼中看出，Vector類中的方法不少有synchronized進行修飾，這樣就致使了Vector在效率上沒法與ArrayList相比；
（2）兩個都是採用的線性連續空間存儲元素，可是當空間不足的時候，兩個類的增長方式是不一樣。
*（3）*Vector能夠設置增加因子，而ArrayList不能夠。 
*（4）*Vector是一種老的動態數組，是線程同步的，效率很低，通常不同意使用。

（3）Set

 3.1 HashSet底層數據結構採用哈希表實現，元素無序且惟一，線程不安全，效率高，能夠存儲null元素，元素的惟一性是靠所存儲元素類型是否重寫hashCode()和equals()方法來保證的，若是沒有重寫這兩個方法，則沒法保證元素的惟一性。 

具體實現惟一性的比較過程：存儲元素首先會使用hash()算法函數生成一個int類型hashCode散列值，而後已經的所存儲的元素的hashCode值比較，若是hashCode不相等，則所存儲的兩個對象必定不相等，此時存儲當前的新的hashCode值處的元素對象；若是hashCode相等，存儲元素的對象仍是不必定相等，此時會調用equals()方法判斷兩個對象的內容是否相等，若是內容相等，那麼就是同一個對象，無需存儲；若是比較的內容不相等，那麼就是不一樣的對象，就該存儲了，此時就要採用哈希的解決地址衝突算法，在當前hashCode值處相似一個新的鏈表， 在同一個hashCode值的後面存儲存儲不一樣的對象，這樣就保證了元素的惟一性。
Set的實現類的集合對象中不可以有重複元素，HashSet也同樣他是使用了一種標識來肯定元素的不重複，HashSet用一種算法來保證HashSet中的元素是不重複的， HashSet採用哈希算法，底層用數組存儲數據。默認初始化容量16，加載因子0.75。
Object類中的hashCode()的方法是全部子類都會繼承這個方法，這個方法會用Hash算法算出一個Hash（哈希）碼值返回，HashSet會用Hash碼值去和數組長度取模， 模（這個模就是對象要存放在數組中的位置）相同時纔會判斷數組中的元素和要加入的對象的內容是否相同，若是不一樣纔會添加進去。
Hash算法是一種散列算法。
Set hs=new HashSet();

hs.add(o);
|
o.hashCode();
|
o%當前總容量 (0–15)
|
| 不發生衝突
是否發生衝突—————–直接存放
|
| 發生衝突
| 假（不相等）
o1.equals(o2)——————-找一個空位添加
|
| 是（相等）
不添加
覆蓋hashCode()方法的原則：
一、必定要讓那些咱們認爲相同的對象返回相同的hashCode值
二、儘可能讓那些咱們認爲不一樣的對象返回不一樣的hashCode值，不然，就會增長衝突的機率。
三、儘可能的讓hashCode值散列開（兩值用異或運算可以使結果的範圍更廣）
HashSet 的實現比較簡單，相關HashSet的操做，基本上都是直接調用底層HashMap的相關方法來完成，咱們應該爲保存到HashSet中的對象覆蓋hashCode()和equals()，由於再將對象加入到HashSet中時，會首先調用hashCode方法計算出對象的hash值，接着根據此hash值調用HashMap中的hash方法，獲得的值& (length-1)獲得該對象在hashMap的transient Entry[] table中的保存位置的索引，接着找到數組中該索引位置保存的對象，並調用equals方法比較這兩個對象是否相等，若是相等則不添加，注意：因此要存入HashSet的集合對象中的自定義類必須覆蓋hashCode(),equals()兩個方法，才能保證集合中元素不重複。在覆蓋equals()和hashCode()方法時， 要使相同對象的hashCode()方法返回相同值，覆蓋equals()方法再判斷其內容。爲了保證效率，因此在覆蓋hashCode()方法時， 也要儘可能使不一樣對象儘可能返回不一樣的Hash碼值。

若是數組中的元素和要加入的對象的hashCode()返回了相同的Hash值（相同對象）,纔會用equals()方法來判斷兩個對象的內容是否相同。
3.2 LinkedHashSet底層數據結構採用鏈表和哈希表共同實現，鏈表保證了元素的順序與存儲順序一致，哈希表保證了元素的惟一性。線程不安全，效率高。 

3.3 TreeSet底層數據結構採用二叉樹來實現，元素惟一且已經排好序；惟一性一樣須要重寫hashCode和equals()方法，二叉樹結構保證了元素的有序性。根據構造方法不一樣，分爲天然排序（無參構造）和比較器排序（有參構造），天然排序要求元素必須實現Compareable接口，並重寫裏面的compareTo()方法，元素經過比較返回的int值來判斷排序序列，返回0說明兩個對象相同，不須要存儲；比較器排鬚要在TreeSet初始化是時候傳入一個實現Comparator接口的比較器對象，或者採用匿名內部類的方式new一個Comparator對象，重寫裏面的compare()方法。

set適用場景分析

HashSet是基於Hash算法實現的，其性能一般都優於TreeSet。爲快速查找而設計的Set，咱們一般都應該使用HashSet，在咱們須要排序的功能時，咱們才使用TreeSet。 

 

4 Map詳解

Map 沒有繼承 Collection 接口， Map 提供 key 到 value 的映射，你能夠經過「鍵」查找「值」。一個 Map 中不能包含相同的 key ，每一個 key 只能映射一個 value 。 Map 接口提供 3 種集合的視圖， Map 的內容能夠被看成一組 key 集合，一組 value 集合，或者一組 key-value 映射。
（1）Map的主要方法

 

 （2）HashMap和HashTable的比較

（2）TreeMap：

 

適用場景分析：
HashMap和HashTable:HashMap去掉了HashTable的contains方法，可是加上了containsValue()和containsKey()方法。

HashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比HashTable要高。HashMap容許空鍵值，而HashTable不容許。

HashMap：適用於Map中插入、刪除和定位元素。
Treemap：適用於按天然順序或自定義順序遍歷鍵(key)。

5.線程安全集合類與非線程安全集合類 LinkedList、ArrayList、HashSet是非線程安全的，Vector是線程安全的;
HashMap是非線程安全的，HashTable是線程安全的;
StringBuilder是非線程安全的，StringBuffer是線程安全的。

 

參考書目及博客：略。