Java集合基础知识

Java集合框架基础：

Collection为集合层级的根接口，集合中包含一组对象。

Set是一个不能包含重复元素的集合；List是一个有序集合，可以包含重复元素；

Map是一种key-value结构的集合模型，不能包含重复的key值，每个key只能映射到一个value。

HashMap和HashTable的不同：

a. HashMap允许key和value为null， 而HashTable不允许

b. HashTable是线程同步的，而HashMap不是。因此HashMap适合单线程环境，HashTable适合多线程环境（具体应用要根据场景需求，而不是谁适合谁不适合，在不需要线程同步限制的时候推荐使用HashMap，可以提高程序运行的效率）

c. LinkedHashMap是HashMap的一个子类，如需遍历顺序，可以很方便的从HashMap转向LinkedHashMap，而HashTable它的顺序是不可知的

d. HashMap提供退key的Set进行遍历，因此它是fail-fast的，单HashTable提供对key的Enumeration进行遍历，不支持fail-fast

e. HashTable被认为是个遗留的类，如果你寻求在迭代的时候修改Map，你应该使用CocurrentHashMap

补充： HashMap可以通过Map m = Collections.synchronizedMap（hashMap）来达到同步的效果。

HashMap还是TreeMap：

a. HashMap的内部结构是一个数组，线性顺序存储，二次结构使用线性的单链表。 使用key的hash code做二次hash之后，在截取小于数组长度的值为索引。

b. HashMap是一个常用的Map，它根据键的hashcode值存储数据，根据key可以快速获取value，具有很快的访问速度。只允许一个key值为null，不支持线程同步，如果需要同步可以使用Collections的synchronizedMap方法实现

c. TreeMap其内部数据结构是一棵红黑树，使用链式存储，可以指定比较器Comparator， key需实现Comparable接口。key值不能为null。存节点性能稍差，因为需要调整树结构；取节点用的链表遍历，但是属于有序比较，性能中等。

ArrayList和Vector的相同与不同：

a. 两者都是基于索引的，基于数组来实现的

b. 两者都维护插入的顺序，可以根据插入顺序来获取元素

c. 两者的迭代器都是fail-fast的

(fail-fast机制是Java集合Collection中的一种错误机制，当多个线程对同一个集合的内容进行操作时就可能产生fail-fast事件。例如线程A通过iterator去遍历某集合的过程中，若该集合的内容被其他线程更改了，那么线程A访问集合时就会抛出 CocurrentModificationException，产生fail-fast事件)

d. 两者都允许null值，可以利用索引对元素进行随机的访问

e. Vector是同步的，而ArrayList不是。如果你寻求在迭代时对列表进行改变，你应该使用CopyOnWriteArrayList

f. ArrayList更加通用，可以使用Collections工具类轻易的获取同步列表和只读列表

ArrayList和LinkedList异同:

a. 两者都是List接口的具体实现，ArrayList基于动态数组，LinkedList基于链表的数据结构

b. ArrayList是基于Array实现，一个基于索引的数据结构，所以它可以对元素进行随机访问，复杂度为O(1)。LinkedList存储一些列的节点数据，每个节点都与前一个和下一个节点相连。所以尽管有使用索引来获取元素的方法，其内部实现是从起点开始遍历，遍历到所以的节点后返回元素，时间复杂度为O(n)， 比ArrayList要慢

c. 与ArrayList相比，在LinkedList中插入、删除一个元素会更快，因为在插入或删除一个元素的时候ArrayList需要更新每个元素的索引(插入不代表在最后添加新元素)，并改变数组的大小， 而LinkedList仅仅需要在更新插入位置前后两个元素的节点信息

d. LinkedList需要消耗更多的内存，因为它需要同时存储每个节点前后节点的引用

补充：LinkedList实现了List接口，允许null值。此外它还提供额外的get/remove/insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作可以使LinkedList被用作堆栈（stack）/ 队列（queue）或双向队列 （queue）。 LinkedList没有同步方法，如果多个线程同事访问一个list则必须实现访问同步， 通过： List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…)) 实现

Array与ArrayList异同:

a. Array可以包含基本数据类型或对象类型，ArrayList只能包含对象类型

b. Array的大小固定，ArrayList的大小是动态变化的，一次默认增加原大小的0.5倍

c. ArrayList提供了更多的方法和特性

Collections类解析:

Java.util.Collections是一个工具类，仅包含静态方法，它们操作或返回集合。包含操作集合的多态算法，返回一个由指定集合支持的新集合和其他一些内容。包含集合框架算法的方法，比如折半搜索、排序、混编和逆序等

Comparator与Comparable接口：

两者的作用是对自定义的Class进行大小比较

例如： public class Man{public String name; public int age;}， 实例化后得到包含 man1, man2, man3的manList。我们用 Collections.sort(manList)，得不到我们预期排序的结果。但是如果是一个包含的字符串的listStr，通过调用 Collections.sort(listStr) 是可以得到正确的排序，主要是因为 String 已经实现了 Comparable 接口。 因此 Man 也需要实现一个比较器才能进行manList的排序。

Comparable 是定义在 Man 类的内部： public class Man implements Comparable {…}，集成 Comparable，实现 compareTo 方法

Comparator 是定义在 Man 外部的， Man 类本身不需要有任何变化，但是我们需要另外定义一个比较器： public ManComparator implements Comparator {…}

在 ManComparator 内部实现了怎么比较两个 Man 的大小，在对一个 manList 进行排序的时候： Collections.sort(manList, new ManComparator())