Java集合详解-优快云博客

Java集合

Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，其下又有很多子类，如下所示：

Collection
List
ArrayList
LinkedList
Vector
Stack
Set
HashSet
LinkedHashSet
TreeSet
Map
HashMap
LindedHashMap
TreeMap
ConcurrentHashMap
Hashtable

1. Collection 和 Collections 有什么区别？

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，所有集合都是它的子类，比如 List、Set 等。
Collections 是一个包装类，包含了很多静态方法，不能被实例化，就像一个工具类，比如提供的排序方法： Collections. sort(list)。

2. List 和 Set 区别

List,Set都是继承自Collection接口
List特点：元素有放入顺序，元素可重复
Set特点：元素无放入顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉
（注意：元素虽然无放入顺序，但是元素在set中的位置是有该元素的HashCode决定的，其位置其实是固定的，加入Set 的Object必须定义equals()方法，另外list支持for循环，也就是通过下标来遍历，也可以用迭代器，但是set只能用迭代，因为他无序，无法用下标来取得想要的值。）

3. Set和List对比：

Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。
List：和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。

4. List 和 Map 区别

List是对象集合，允许对象重复。
Map是键值对的集合，不允许key重复。

5. Arraylist 与 LinkedList 区别

Arraylist：
优点：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。
缺点：因为地址连续， ArrayList要移动数据,所以插入和删除操作效率比较低。

LinkedList：
优点：LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址，对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景
缺点：因为LinkedList要移动指针,所以查询操作性能比较低。
适用场景分析：
当需要对数据进行对此访问的情况下选用ArrayList，当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。

6. ArrayList 与 Vector 区别

ArrayList和Vector都是用数组实现的，主要有这么三个区别：
Vector是多线程安全的，线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。而ArrayList不是，这个可以从源码中看出，Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰，这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比；
两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同。
Vector可以设置增长因子，而ArrayList不可以。
Vector是一种老的动态数组，是线程同步的，效率很低，一般不赞成使用。
适用场景分析：
Vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而ArrayList是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用ArrayList效率比较高。
如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，在集合中使用数据量比较大的数据，用Vector有一定的优势。

7. HashMap 和 Hashtable 的区别

1.hashMap去掉了HashTable 的contains方法，但是加上了containsValue（）和containsKey（）方法。
2.hashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比hashTable要高。
3.hashMap允许空键值，而hashTable不允许。
注意：
TreeMap：非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。
Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

8. HashSet 和 HashMap 区别

set是线性结构，set中的值不能重复，hashset是set的hash实现，hashset中值不能重复是用hashmap的key来实现的。
map是键值对映射，可以空键空值。HashMap是Map接口的hash实现，key的唯一性是通过key值hash值的唯一来确定，value值是则是链表结构。
他们的共同点都是hash算法实现的唯一性，他们都不能持有基本类型，只能持有对象

9. HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现。
（1）ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，然后在每一个分段上都用lock锁进行保护，相对于HashTable的syn关键字锁的粒度更精细了一些，并发性能更好，而HashMap没有锁机制，不是线程安全的。
（2）HashMap的键值对允许有null，但是ConCurrentHashMap都不允许。

10. HashMap 的工作原理及代码实现

参考：https://tracylihui.github.io/2015/07/01/Java集合学习1：HashMap的实现原理/
Java中的HashMap是以键值对(key-value)的形式存储元素的。HashMap需要一个hash函数，它使用hashCode()和equals()方法来向集合/从集合添加和检索元素。
当调用put()方法的时候，HashMap会计算key的hash值，然后把键值对存储在集合中合适的索引上。
如果key已经存在了，value会被更新成新值。HashMap的一些重要的特性是它的容量(capacity)，负载因子(load factor)和扩容极限(threshold resizing)。
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现，提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键，不保证映射的顺序；HashMap是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体；它的底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表，每当新建一个HashMap时，就会初始化一个数组；

11. ConcurrentHashMap 的工作原理及代码实现

HashTable里使用的是synchronized关键字，这其实是对对象加锁，锁住的都是对象整体，当Hashtable的大小增加到一定的时候，性能会急剧下降，因为迭代时需要被锁定很长的时间。
ConcurrentHashMap算是对上述问题的优化，其构造函数如下，默认传入的是16，0.75，16
ConcurrentHashMap引入了分割(Segment)，上面代码中的最后一行其实就可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable，在put方法中，会根据hash(paramK.hashCode())来决定具体存放进哪个Segment，如果查看Segment的put操作，我们会发现内部使用的同步机制是基于lock操作的，这样就可以对Map的一部分（Segment）进行上锁，这样影响的只是将要放入同一个Segment的元素的put操作，保证同步的时候，锁住的不是整个Map（HashTable就是这么做的），相对于HashTable提高了多线程环境下的性能，因此HashTable已经被淘汰了。

12如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？