JAVA集合框架概述

JAVA集合框架可以分为两类：

Collection接口

的实现类和

Map接口

的实现类 ，可以进一步分为List，Set和Map三类。

Collection接口

Collection 接口

允许元素重复

，主要子接口为List接口与Set接口。Collection中比较常用的方法有：

add()

（将参数元素添加到集合中），

addAll()

（将参数中的集合中的所有元素添加到集合中），

contains()

（返回该集合中是否包含参数元素），

toArray()

（将该集合生成一个数组返回）。

List接口的主要实现类

List接口的元素

有序

（放进去什么顺序拿出来就是什么顺序），

允许元素重复

，可以通过索引来访问对应位置的元素。实现List接口的集合主要有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。

1. 
   ArrayList类
   
   
   ArrayList底层数据结构是
   
   线性表
   
   。每一个ArrayList都有一个初始容量（10）。随着容器中的元素不断增加，容器的大小也会随着增加。在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查，当快溢出（已使用到达75%）时，就会进行扩容操作。如果我们知道存储元素需要的大概容量，可以先指定一个初始容量值，有利于减少它的扩容操作。
   
   ArrayList的主要方法有：size()、isEmpty()、get()、set()、iterator() 和 listIterator()。由于ArrayList是由线性表实现的，所以它
   
   适合频繁的随机访问操作，不适合频繁的增删操作
   
   。同时ArrayList是
   
   非同步
   
   的，若用于多线程需要手动加锁，还有一种解决方法是使用工具类Collections构造一个同步的List：
   
   List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(MyList));
   
   但是这个方法还是会
   
   比直接用Vector慢
   
   ，因为它实际是对ArrayList强行封装了synchronized，所以速度要慢一点。
2. 
   LinkedList类
   
   
   LinkedList与ArrayList不同的地方在于ArrayList的底层结构一个线性表，而LinkedList是一个
   
   双向链表
   
   ，因此LinkedList不能随机访问，也就
   
   不适合频繁的查询
   
   操作，但是
   
   增删元素效率很高
   
   ，它除了有ArrayList的基本操作方法外还有get()，remove()，insert()等方法。与ArrayList一样，LinkedList也是
   
   非同步
   
   的。使用多线程的时候也需要手动加锁。
3. 
   Vector类
   
   
   Vector类与ArrayList类相似,底层结构也是线性表，但是Vector是
   
   同步
   
   的。所以说Vector是线程安全的动态数组。它的操作与ArrayList几乎一样。
4. 
   Stack类
   
   
   Stack类继承自Vector，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。包括：push（），pop（），peek（）（返回栈顶元素），empty（）（返回堆栈是否为空），search（）（返回一个元素在堆栈中的位置）。

Set接口的主要实现类

Set接口是

不允许元素重复

，

无序

的。它允许且仅允许一个null值的存在。Set接口有三个具体实现类，分别是散列集HashSet、链式散列集LinkedHashSet和树形集TreeSet。

1.HashSet

HashSet 是

不允许元素重复

的集合。它是

由HashMap实现

的，数据结构与HashMap一样（后面有说明），不保证元素的顺序，而且HashSet

能且仅能存入一个null值

。HashSet是

非同步

的，HashSet按Hash算法来存储集合的元素，因此

具有很好的存取和查找性能

。

HashSet的实现大致为：通过一个HashMap存储元素，元素是存放在HashMap的Key中，而Value统一使用一个Object对象。如果要把一个对象放入HashSet中，重写该对象对应类的equals方法，也应该重写其hashCode()方法。在

对象中用作equals比较标准的属性，都应该用来计算 hashCode的值

。


2.LinkedHashSet


LinkedHashSet

继承自HashSet

，其底层是

基于LinkedHashMap来实现

的，

有序，非同步

。LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但是它同时

使用双向链表维护元素的顺序

。保存了元素的插入顺序，所以遍历时候，LinkedHashSet将会以元素的添加顺序遍历元素。


3.TreeSet


TreeSet是一个

有序

集合，是

基于TreeMap实现

的，

非线程安全

。TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet

有两种排序方式，自然排序和定制排序

，默认的是自然排序。若想要使用自定义的比较器，则需要使用带比较器的构造函数。TreeSet集合是

通过compare或者comparaeTo函数

来判断元素是否相等，判断为与即合理元素重复的元素，不会被加入到集合中。

Map接口

Map是由键值对组成的集合。在Map中它保证了key与value之间的一一对应关系。也就是说一个key对应一个value，所以它不能存在相同的key值，但是value值可以相同。


1.HashMap


底层数据结构为

线性表+链表

，查找对象时通过哈希函数计算其位置，实现了

快速查询与增删

，内部定义了一个hash表数组，元素通过哈希函数将元素的哈希地址转换成数组中存放的位置，如果有计算的Hash值相同，则使用链表的形式将所有相同哈希地址的元素串起来，JDK1.8之前它是一个单链表结构，但是

JDK1.8之后当hash值相同的元素大于8个时候，存储结构会变成红黑树来存储，方便查找

（如图）。




2.LinkedHashMap


LinkedHashMap是HashMap的一个子类，它

保留插入的顺序

，如果需要输出的顺序和输入时的相同，那么就选LinkedHashMap。它允许使用null值和null键。

LinkedHashMap与HashMap的不同之处在于，它维护着一个连接所有元素的双向链表。它

定义了遍历顺序

，该遍历顺序可以是

插入顺序或者是访问顺序

。即：按插入顺序的链表，和按(调用get方法)访问顺序的链表。默认是按插入顺序排序，如果指定按访问顺序排序，那么调用get方法后，会将这次访问的元素移至链表尾部，不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。此实现

不是同步的

。由于LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能低于HashMap的性能，但因为它以链表来维护内部顺序，所以在遍历方面较HashMap有优势。


3.TreeMap


TreeMap 是一个

有序

的集合，

非同步

，

基于红黑树实现

，每一个key-value节点作为红黑树的一个节点。TreeMap存储时会根据key进行排序，其中排序方式分为两种，一种是自然排序，一种是定制排序，由构造方法觉得。


自然排序

：TreeMap中所有的key必须实现Comparable接口，并且所有的key都应该是同一个类的对象，否则会报ClassCastException异常。


定制排序

：定义TreeMap时，创建一个comparator对象，该对象对所有的treeMap中所有的key值进行排序，采用定制排序的时候不需要TreeMap中所有的key必须实现Comparable接口。如果使用自定义的类来作为TreeMap中的key值，且想让TreeMap能够良好的工作，则必须重写自定义类中的equals()方法，TreeMap中

判断相等的标准是：两个key通过equals()方法返回为true，并且通过compareTo()方法比较应该返回为0

。


4.HashTable


HashTable是继承了Dictionary类，是

线程安全

的，它的

key、value都不可为null

。

（Dictionary是一个抽象类，它直接继承于Object类，没有实现任何接口。Dictionary类是JDK 1.0的引入的。虽然Dictionary也支持遍历的基本操作，但它的API函数比Map少；而且Dictionary是通过Enumeration(枚举类)去遍历，Map则是通过Iterator去遍历。 然而由于Hashtable也实现了Map接口，所以，它即支持Enumeration遍历，也支持Iterator遍历。AbstractMap也是一个抽象类，它实现了Map接口的绝大部分API函数；为Map的具体实现类提供了极大的便利。它是JDK 1.2新增的类。）

5.Properties


Properties

用于配置文件操作

，使用频率比较高；键和值都是字符串；

Iterator 与 ListIterator

1.Iterator


Iterator是一个接口，它是集合的迭代器。集合可以通过Iterator去遍历集合中的元素。Iterator的主要方法有： hasNext(),next(), remove()。Iterator只能单向移动（向后遍历），Iterator.remove()是唯一安全的方式来在迭代过程中修改集合；如果在迭代过程中以任何其它的方式修改了基本集合将会产生未知的行为。而且每调用一次next()方法，remove()方法只能被调用一次，如果违反这个规则将抛出一个异常。


2.ListIterator


ListIterator是一个功能更加强大的迭代器, 它

继承于Iterator接口

,

只能用于各种List类型

的访问。可以通过调用listIterator()方法产生一个指向List开始处的ListIterator, 还可以调用listIterator(n)方法创建一个一开始就指向列表索引为n的元素处的ListIterator.

ListIterator可以双向移动（向前/向后遍历）,也产生相对于迭代器在列表中指向的当前位置的前一个和后一个元素的索引.使用set()方法可以替换它访问过的最后一个元素.可以使用add()方法（set与add都是Iterator中所没有的）在next()方法返回的元素之前或previous()方法返回的元素之后插入一个元素，ListIterator可以定位当前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现。Iterator没有此功能。

Collection 和 Collections区别

1.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。


2.java.util.Collections

是一个

工具类

。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，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。