Java集合整理

注：本文只能在JDK1.8以前进行参考，JDK1.8对作了速度的优化，好比HashMap采用了红黑树，JVM内存划分也发生了改变

本文大部份内容转载自List接口、Set接口和Map接口，本身在阅读的时候作了一些补充

1、集合与数组

数组（能够存储基本数据类型）是用来存现对象的一种容器，可是数组的长度固定，不适合在对象数量未知的状况下使用。

集合（只能存储对象-基本数据类型使用它的包装类（固然若是在添加的时候你也可使用list.add(1)，由于Java会对基本数据类型作自动包装），对象类型能够不同）的长度可变，可在多数状况下使用。

2、层次关系

如图所示：图中，实线边框的是实现类，折线边框的是抽象类，而点线边框的是接口

Collection接口是集合类的根接口，Java中没有提供这个接口的直接的实现类。可是却让其被继承产生了两个接口，就是Set和List。Set中不能包含重复的元素。List是一个有序的集合，能够包含重复的元素，提供了按索引访问的方式。

Map是Java.util包中的另外一个接口，它和Collection接口没有关系，是相互独立的，可是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key，可是能够包含相同的value。

看到这里是否是发现Set和Map具备相同的功能“元素不能重复”，根本缘由就是Set的底层都是用对应的Map。好比：HashSet底层就是一个HashMap

Iterator，全部的集合类，都实现了Iterator接口，这是一个用于遍历集合中元素的接口，主要包含如下三种方法：
1.hasNext()是否还有下一个元素。
2.next()返回下一个元素。
3.remove()删除当前元素。

补充：JDK1.8为了提供数据源遍历的速度，提供了Spliterator，好比ArrayList的部分源代码：

public Spliterator<E> spliterator() {
        return new ArrayListSpliterator<>(this, 0, -1, 0);
    }

3、几种重要的接口和类简介

一、List（有序、可重复）
List里存放的对象是有序的，同时也是能够重复的，List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。由于往list集合里插入或删除数据时，会伴随着后面数据的移动，全部插入删除数据速度慢。

二、Set（无序、不能重复）
Set里存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合中。

三、Map（键值对、键惟1、值不惟一）
Map集合中存储的是键值对，键不能重复，值能够重复。根据键获得值，对map集合遍历时先获得键的set集合，对set集合进行遍历，获得相应的值。

对好比下：

		是否有序	是否容许元素重复
Collection
List	是	是
Set	AbstractSet	否	否
	HashSet
	TreeSet	是（用二叉排序树）
Map	AbstractMap	否	使用key-value来映射和存储数据，key必须惟一，value能够重复
	HashMap
	TreeMap	是（用二叉排序树）

 

4、遍历

 在类集中提供了如下四种的常见输出方式：

1）Iterator：迭代输出，是使用最多的输出方式。

2）ListIterator：是Iterator的子接口，专门用于输出List中的内容。

3）foreach输出：JDK1.5以后提供的新功能，能够输出数组或集合。

4）for循环

代码示例以下：

 for的形式：for（int i=0;i<arr.size();i++）{...}

 foreach的形式： for（int　i：arr）{...}

 iterator的形式：
Iterator it = arr.iterator();
while(it.hasNext()){ object o =it.next(); ...}

4）在JDK1.8新增了并行遍历：

-----待补充

5、ArrayList和LinkedList

ArrayList和LinkedList在用法上没有区别，可是在功能上仍是有区别的。LinkedList常常用在增删操做较多而查询操做不多的状况下，ArrayList则相反，为何喃？？？？？

ArrayList底层就是一个数组，数组是一块连续的内存空间，支持下标访问，因此查询很快，若是要更新设计到数据的复制，因此它适用于查询

LinkedList底层是一个LinkedList.Node链表（关于链表的结构能够度娘一下），内存是分散的，不支持下标访问，可是链表更新就很快，只须要改变引用的地址就能够，因此它适用于更新

6、Map集合

实现类：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap

HashMap 

HashMap是最经常使用的Map，它根据键的HashCode值存储数据，根据键能够直接获取它的值，具备很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是彻底随机的。由于键对象不能够重复，因此HashMap最多只容许一条记录的键为Null，容许多条记录的值为Null，是非同步的

HashMap底层是一个Entry数组，而Entry是支持单向链表的，因此它就是一个链表数组，同一个Key计算出来的HashCode值若是同样，就会在链表头插入新的Entry。当从HashMap中获取值时，若是HashCode值同样，再使用equals方法判断Key是否是同一个，是则返回，不然返回Null。

注：这是JDK1.8以前的版本，JDK1.8不同了，在链表尾添加新的Entry，若是链表长度超过8，则会转换为红黑树，get()的效率更高

有兴趣的同窗能够看看HashMap的源代码

添加部分：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        //若是Map中元素大于阈值就扩充Map的容量
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        //建立新的Entry,以前存在的Entry放在新的后面
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

获取部分： 

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        //根据hash值找到对应的链表,遍历链表，若是hash值相等而且对象相等就认为找到了真正的Key,返回Value
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

Hashtable

Hashtable与HashMap相似，是HashMap的线程安全版，它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable，所以也致使了Hashtale在写入时会比较慢，它继承自Dictionary类，不一样的是它不容许记录的键或者值为null，同时效率较低。

ConcurrentHashMap

线程安全，而且锁分离。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。

LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iteraor遍历LinkedHashMap时，先获得的记录确定是先插入的，在遍历的时候会比HashMap慢，有HashMap的所有特性。

更详细的介绍看：Java LinkedHashMap工做原理及实现

 

TreeMap

TreeMap实现SortedMap接口，可以把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序（天然顺序），也能够指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，获得的记录是排过序的。不容许key值为空，非同步的；

底层是一个平衡二叉树，这个东西我本身目前也还不熟悉，后面买本数据结构的书看看再写。

map的遍历

第一种：KeySet()
将Map中全部的键存入到set集合中。由于set具有迭代器。全部能够迭代方式取出全部的键，再根据get方法。获取每个键对应的值。 keySet():迭代后只能经过get()取key 。
取到的结果会乱序，是由于取得数据行主键的时候，使用了HashMap.keySet()方法，而这个方法返回的Set结果，里面的数据是乱序排放的。
典型用法以下：
Map map = new HashMap();
map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");  
//先获取map集合的全部键的set集合，keyset（）
Iterator it = map.keySet().iterator();
 //获取迭代器
while(it.hasNext()){
Object key = it.next();
System.out.println(map.get(key));
}

第二种：entrySet（）
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() //返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。（一个关系就是一个键-值对），就是把(key-value)做为一个总体一对一对地存放到Set集合当中的。Map.Entry表示映射关系。entrySet()：迭代后能够e.getKey()，e.getValue()两种方法来取key和value。返回的是Entry接口。
典型用法以下：
Map map = new HashMap();
map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");
//将map集合中的映射关系取出，存入到set集合
Iterator it = map.entrySet().iterator();
while(it.hasNext()){
Entry e =(Entry) it.next();
System.out.println("键"+e.getKey () + "的值为" + e.getValue());
}
推荐使用第二种方式，即entrySet()方法，效率较高。
对于keySet实际上是遍历了2次，一次是转为iterator，一次就是从HashMap中取出key所对于的value。而entryset只是遍历了第一次，它把key和value都放到了entry中，因此快了。两种遍历的遍历时间相差仍是很明显的。

7、主要实现类区别小结

Vector和ArrayList
1，vector是线程同步的，因此它也是线程安全的，而arraylist是线程异步的，是不安全的。若是不考虑到线程的安全因素，通常用arraylist效率比较高。
2，若是集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增加率为目前数组长度的100%，而arraylist增加率为目前数组长度的50%。若是在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有必定的优点。
3，若是查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，若是频繁的访问数据，这个时候使用vector和arraylist均可以。而若是移动一个指定位置会致使后面的元素都发生移动，这个时候就应该考虑到使用linklist,由于它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增长和插入元素，都容许直接序号索引元素，可是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操做，因此索引数据快，插入数据慢，Vector因为使用了synchronized方法（线程安全）因此性能上比ArrayList要差，LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据须要进行向前或向后遍历，可是插入数据时只须要记录本项的先后项便可，因此插入数度较快。

arraylist和linkedlist
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set，ArrayList以为优于LinkedList，由于LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操做add和remove，LinedList比较占优点，由于ArrayList要移动数据。 这一点要看实际状况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList的速度反而优于LinkedList。但如果批量随机的插入删除数据，LinkedList的速度大大优于ArrayList. 由于ArrayList每插入一条数据，要移动插入点及以后的全部数据。

HashMap与TreeMap
一、 HashMap经过hashcode对其内容进行快速查找，而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（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）。
二、在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap是最好的选择。但若是您要按天然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明肯定义了hashCode()和 equals()的实现。
两个map中的元素同样，但顺序不同，致使hashCode()不同。
一样作测试：
在HashMap中，一样的值的map,顺序不一样，equals时，false;
而在treeMap中，一样的值的map,顺序不一样,equals时，true，说明，treeMap在equals()时是整理了顺序了的。

HashTable与HashMap 一、同步性:Hashtable是线程安全的，也就是说是同步的，而HashMap是线程序不安全的，不是同步的。 二、HashMap容许存在一个为null的key，多个为null的value 。 三、hashtable的key和value都不容许为null