java ArrayList、Vector和LinkedList

你们都知道在JAVA中若是咱们要存储和树立一组同类型的数据的时候，咱们通常都采用数组来存储。可是你们知道数组一旦被建立，其长度就固定不变了，因此使用数组的时候须要知道或者说是咱们要估算一下数据的规模，以方便咱们建立长度适合的数组。若是咱们估计的长度比实际须要的长度大，那则会浪费存储空间;若比实际长度小,则处理数据时会遇到麻烦，所以，用数据存储数目不肯定的元素那样是一个不明智的选择。

ArrayList 和Vector是采起数组体式格式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许直接序号索引元素，然则插入数据要设计到数组元素移动等内存操纵，因此索引数据快插入数据慢，Vector由于应用了synchronized办法（线程安然）因此机能上比ArrayList要差，LinkedList应用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，然则插入数据时只需要记录本项的先后项便可，因此插入数度较快！Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack

├Set
│├HashSet
│├LinkedHashSet
│└TreeSet

Map
├Hashtable
├HashMap
├LinkedHashMap
├LinkedHashMap
└TreeMap

Collection接口
　　Collection是最根蒂根基的凑集接口，一个Collection表明一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许雷同的元素而另外一些不可。一些能排序而另外一些不可。Java SDK不供给直接持续自Collection的类，Java SDK供给的类都是持续自Collection的“子接口”如List和Set。
　　全部实现Collection接口的类都必须供给两个标准的机关函数：无参数的机关函数用于建立一个空的Collection，有一个Collection参数的机关函数用于建立一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有雷同的元素。后一个机关函数允许用户复制一个Collection。
　　如何遍历Collection中的每个元素？非论Collection的实际类型如何，它都支撑一个iterator（）的办法，该办法返回一个迭代子，应用该迭代子便可一一接见Collection中每个元素。典范的用法以下：
　　　　Iterator it = collection.iterator（）; // 得到一个迭代子
　　　　while（it.hasNext（）） {
　　　　　　Object obj = it.next（）; // 得到下一个元素
　　　　}
　　由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
　　List是有序的Collection，应用此接口能够或许正确的把握每一个元素插入的地位。用户能够或许应用索引（元素在List中的地位，相似于数组下标）来接见List中的元素，这相似于Java的数组。
和下面要提到的Set不合，List允许有雷同的元素。
　　除了具备Collection接口必备的iterator（）办法外，List还供给一个listIterator（）办法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口比拟，ListIterator多了一些add（）之类的办法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
　　实现List接口的经常使用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素，双向循环链表的数据结构，因为是基于链表的，因此没法法实现随机访问的，只能顺序访问，是不一样步的，增删元素的速度很快。LinkedList可被用做堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

ArrayList类
　　 内部是数组数据结构，是不一样步的，查询的速度快。它允许全部元素，包含null。ArrayList没有同步。
　　每一个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小，默认是10。这个容量可跟着络续添加新元素而主动增加，容量不够时默认增长两倍。若是指定容量，容量必须大于当前容量的三倍时才生效。当需要插入多量元素时，在插入前能够调用ensureCapacity办法来增加ArrayList的容量以进步插入效力。

Vector类
　　Vector非常相似ArrayList，然则Vector是同步的。默认容量是10，容量增长策略默认是增长一倍，若是指定容量则必须大于当前容量的两倍。

Stack 类
　　Stack持续自Vector，Stack 类表示后进先出（LIFO）的对象堆栈，Stack刚建立后是空栈。

List:
     |--Vector:内部是数组数据结构，是同步的。增删，查询都很慢！
     |--ArrayList:内部是数组数据结构，是不一样步的。替代了Vector。查询的速度快。
     |--LinkedList:内部是链表数据结构，是不一样步的。增删元素的速度很快。
若是常常对数组作随机插入操做，特别是插入的比较靠前，那么LinkedList的性能优点就很是明显，而若是都只是末尾插入，则ArrayList更占据优点，若是须要线程安全，则使用Vector或者建立线程安全的ArrayList。在使用基于数组实现的ArrayList 和Vector 时咱们要指定初始容量，由于咱们在源码中也看到了，在添加时首先要进行容量的判断，若是容量不够则要建立新数组，还要将原来数组中的数据复制到新数组中，这个过程会减低效率而且会浪费资源。

Set接口
　　Set是一种无序的不包含重复元素的Collection，即随便率性的两个元素e1和e2都有e1.equals（e2）=false，Set最多有一个null元素。

HashSet类

HashSet中存放的元素是无序的，底层是用HashMap实现的，其中key是要放入的元素，value是一个Object类型的名为PRESENT的常量，因为用到了散列函数，所以其存取速度是很是快的，在地址空间很大的状况下它的存取速度能够达到O(1)级。

LinkedHashSet

LinkedHashSet低层是LinkedHashMap，将数据按存储顺序或访问顺序排序。

TreeSet

TreeSet低层是TreeMap，将数据天然排序或按key排序。

Map接口
　　Map没有持续Collection接口，Map供给key到value的映射。一个Map中不能包含雷同的key，每一个key只能映射一个value。Map接口供给3种凑集的视图，Map的内容能够被算做一组key凑集，一组value凑集，或者一组key-value映射。

HashMap

HashMap是一种基于哈希表（hash table）实现的map，哈希表（也叫关联数组）一种通用的数据结构，由数组加链表实现，其概念也比较简单：key通过hash函数做用后获得一个槽（buckets或slots）的索引（index），槽中保存着咱们想要获取的值，以下图所示

线程非安全，而且容许key与value都为null值,不保证其内部元素的顺序，并且随着时间的推移，同一元素的位置也可能改变（resize的状况）
put、get操做的时间复杂度为O(1)。遍历其集合视角的时间复杂度与其容量（capacity，槽的个数）和现有元素的大小（entry的个数）成正比，因此若是遍历的性能要求很高，不要把capactiy设置的太高或把平衡因子（load factor，当entry数大于capacity*loadFactor时，会进行resize，reside会致使key进行rehash）设置的太低。
HashMap的桶数目，即Entry[] table数组的长度，因为数组是内存中连续的存储单元，它的空间代价是很大的，可是它的随机存取的速度是Java集合中最快的。咱们增大桶的数量，而减小Entry<Key,Value>链表的长度，来提升从HashMap中读取数据的速度。这是典型的拿空间换时间的策略。可是咱们不能刚开始就给HashMap分配过多的桶(即Entry[] table 数组起始不能太大)，这是由于数组是连续的内存空间，它的建立代价很大，何况咱们不能肯定给HashMap分配这么大的空间，它实际到底可以用多少，为了解决这一个问题，HashMap采用了根据实际的状况，动态地分配桶的数量。
HashMap的权衡策略 
要动态分配桶的数量，这就要求要有一个权衡的策略了，HashMap的权衡策略是这样的：
若是HashMap的大小> HashMap的容量(即Entry[] table的大小)*加载因子(经验值0.75)，则HashMap中的Entry[] table 的容量扩充为当前的一倍；而后从新将之前桶中的Entry<Key,Value>链表从新分配到各个桶中。上述的 HashMap的容量(即Entry[] table的大小) * 加载因子(经验值0.75)就是所谓的阀值(threshold)：
阀值（threshold）=容量（capacity）*加载因子（load factor）
容量（capacity）：是指HashMap内部Entry[] table线性数组的长度，默认是16
加载因子（load factor）：默认为0.75
阀值（threshold）：当HashMap大小超过了阀值，HashMap将扩充2倍，而且rehash。

put()方法-向HashMap存储键值对<Key,Value>
a.  获取这个Key的hashcode值，根据此值肯定应该将这一对键值对存放在哪个桶中，即肯定要存放桶的索引；
b.  遍历所在桶中的Entry<Key,Value>链表，查找其中是否已经有了以Key值为Key存储的Entry<Key,Value>对象，
c1. 若已存在，定位到对应的Entry<Key,Value>,其中的Value值更新为新的Value值；返回旧值；
c2. 若不存在，则根据键值对<Key,Value> 建立一个新的Entry<Key,Value>对象，而后添加到这个桶的Entry<Key,Value>链表的头部。
d.  当前的HashMap的大小(即Entry<key,Value>节点的数目)是否超过了阀值，若超过了阀值(threshold)，则增大HashMap的容量(即Entry[] table 的大小)，而且从新组织内部各个Entry<Key,Value>排列。

HashMap在肯定Key是否在HashMap中存在的要求有两个：
1. Key值是否相等；
2. hashcode是否相等；
因此咱们在定义类时，若是重写了equals()方法，可是hashcode却没有保证相等，就会致使当使用该类实例做为Key值放入HashMap中，会出现HashMap“工做异常”的问题，会出现你不但愿的状况。

LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的一个子类，它保留插入的顺序，若是须要输出的顺序和输入时的相同，那么就选用LinkedHashMap。
LinkedHashMap是Map接口的哈希表和连接列表实现，具备可预知的迭代顺序。此实现提供全部可选的映射操做，并容许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。
LinkedHashMap实现与HashMap的不一样之处在于，后者维护着一个运行于全部条目的双重连接列表。此连接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序能够是插入顺序或者是访问顺序。

其实LinkedHashMap几乎和HashMap同样，不一样的是它定义了一个Entry<K,V> header，这个header不是放在Table里，它是额外独立出来的。LinkedHashMap经过继承hashMap中的Entry<K,V>,并添加两个属性Entry<K,V>  before,after,和header结合起来组成一个双向链表，来实现按插入顺序或访问顺序排序。

TreeMap

TreeMap的实现是红黑树算法的实现，TreeMap中全部的元素都保持着某种固定的顺序，若是你须要获得一个有序的结果你就应该使用TreeMap。

HashTable

Hashtable几乎能够等价于HashMap，除了HashMap是非synchronized的，并能够接受null(HashMap能够接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行)。

CurrentHashMap

Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap容许多个修改操做并发进行，其关键在于使用了锁分离技术。它使用了多个锁来控制对hash表的不一样部分进行的修改。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不一样的部分，每一个段其实就是一个小的hash table，它们有本身的锁。只要多个修改操做发生在不一样的段上，它们就能够并发进行。