集合List/Set/Map

集合List/Set/Map

1.List：有序 可重复的
List的实现类：ArrayList 内部是数组数据结构，线程不安全。替代了Vector。查询的速度快 增删效率低
LinkedList 内部是链表数据结构，线程不安全。增删元素的速度很快。（链表数据结构）
排序:Collections.reverse(); List倒序
Collections.sort();List正序
底层实现：
1）：ArrayList

查询效率高是因为ArrayList是以数组的方式存贮值的可以用下标来查询。

如果想在这个数组的中间或是第一项前插入一项，它的插入过程是以迭代的方式，让它后面的每一项依次往后挪，就如图上的要在第二项的位置上插入一项，其实这个过程是比较慢的，如果是你每次都在最后插入，这是个例外，因为它不用再去影响其它的元素，直接插在最后面；当然删也是同一个道理 。所以增删效率慢。
2）：LinkedList：为什么查询效率低，增删效率快
LinkedList是底层用双向循环链表实现的List，链表的存储特点是不挨着，它存储的每个元素分为三段：上一项的地址、下一项的地址、元素的内容，而数组却没有上一项，下一项这种情况 ，因为数组只需要根据一个偏移量，就可以找到下一项或上一项
双向链表的底层结构图

每 个元素在内存中的排列像是随机的，中间没有连续性，通过地址来找到上一项或下一项，从图上应该可以理解了
那么现在问题来了，如果查询LinkedList中的某一项，肿么办？
没有好办法，只能把元素全部过一遍，这样就会比较的慢
而它的好处体现在它的增删效率非常的快，为什么呢？
看下面的图解：

假如我把右上的一个元素删掉，可以看到左上和右下的两个元素会直接连上，至于它们两个是怎么牵上手的，这里不多讲了，你懂的…………….
同理，在下面增加一个的时候，也是同一个道理，也就是说，当你增加或删除一个元素的时候，在LinkedList里，它最多只会影响两个元素，而不像ArrayList里，当在中间插入一个元素时，它后面的所有的元素都要受到影响，那么这样在一定程度上LinkedList的增删效率就会明显的高于ArrayList的。
2.Set: 无序 不可重复的
Set的实现类：1.HashSet ：无序,不存在重复元素，允许null元素的存在（只能放一个null） 重写hashcode方法和equals方法 来判断重复与否 。
2.TreeSet：该类与HashSet类最大的区别就是一个有序集合，其顺序的实现是依靠红黑树结构进行排序完成的
默认使用自然排序 实现compareable接口 实现 compareTo方法
来比较元素之间的大小关系，然后将元素按升序排列 compareTo方法返回0则认为相等
如果返回正数 则左大右 为负则左小右
3.LinkedHashSet 有序 底层是哈希表和链表实现的，迭代是性能比HashSet好 新增则稍逊HashSet
总结:HashSet是基于Hash算法实现的 其性能优于TreeSet 当要排序时才使用TreeSet
3.Map:实现类有：1.HashMap：它是线程不安全的Map，方法上都没有synchronize关键字修饰，jdk1.8改用红黑树存储，采用的是位桶数组，其底层采用红黑树， 相对于JDK1.7，HashMap处理hash冲突时，会首先存放在链表中去，但是一旦链表中的数据较多(即>8个)之后，就会转用红黑树来进行存储，优化存储速度。O(lgn)。如果是链表。一定是O(n)。
底层： 在jdk1.8之前时采用数组加链表的方式 数组查询快，链表增删快，他们相结合使得增删查都很快，HashMap的初始大小是16，
对于HashMap，我们最常使用的是两个方法：Get 和 Put
1.Put方法的原理
调用Put方法的时候发生了什么呢？
比如调用hashMap.put(‘apple’, 0) ，插入一个Key为“apple’的元素。这时候我们需要利用一个哈希函数来确定Entry的插入位置（index）：
index= Hash（“apple”）但是，因为HashMap的长度是有限的，当插入的Entry越来越多时，再完美的Hash函数也难免会出现index（hash）冲突的情况。比如下面这样：这时候该怎么办呢？我们可以利用链表来解决。
HashMap数组的每一个元素不止是一个Entry对象，也是一个链表的头节点。每一个Entry对象通过Next指针指向它的下一个Entry节点。当新来的Entry映射到冲突的数组位置时，只需要插入到对应的链表即可：需要注意的是，新来的Entry节点插入链表时，使用的是“头插法”。至于为什么不插入链表尾部，后面会有解释。
2.Get方法的原理
使用Get方法根据Key来查找Value的时候，发生了什么呢？
首先会把输入的Key做一次Hash映射，得到对应的index：
index= Hash（“apple”）
由于刚才所说的Hash冲突，同一个位置有可能匹配到多个Entry，这时候就需要顺着对应链表的头节点，一个一个向下来查找。假设我们要查找的Key
是“apple”：
第一步，我们查看的是头节点Entry6，Entry6的Key是banana，显然不是我们要找的结果。
第二步，我们查看的是Next节点Entry1，Entry1的Key是apple，正是我们要找的结果。
之所以把Entry6放在头节点，是因为HashMap的发明者认为，后插入的Entry被查找的可能性更大。这就是HashMap的底层原理。
在jdk1.8后: 红黑树具体链接（https://www.cnblogs.com/finite/p/8251587.html）
DK 1.8 以前 HashMap 的实现是 数组+链表，即使哈希函数取得再好，也很难达到元素百分百均匀分布。
当 HashMap 中有大量的元素都存放到同一个桶中时，这个桶下有一条长长的链表，这个时候 HashMap 就相当于一个单链表，假如单链表有 n 个元素，遍历的时间复杂度就是 O(n)，完全失去了它的优势。
针对这种情况，JDK 1.8 中引入了 红黑树（查找时间复杂度为 O(logn)）来优化这个问题。
HashMap 在 JDK 1.8 中新增的数据结构 – 红黑树
红黑树引入了“颜色”的概念。引入“颜色”的目的在于使得红黑树的平衡条件得以简化。红黑树并不追求“完全平衡”——它只要求部分地达到平衡要求，降低了对旋转的要求，从而提高了性能。 由于它的设计，任何不平衡都会在三次旋转之内解决.旋转是因为这破环了红节点下面的节点必须为黑色节点的规则。
2： HashTable
? ? ? ?hashTable是线程安全的一个map实现类，它实现线程安全的方法是在各个方法上添加了synchronize关键字。但是现在已经不再推荐使用HashTable了，因为现在有了ConcurrentHashMap这个专门用于多线程场景下的map实现类，其大大优化了多线程下的性能。
3、ConcurrentHashMap
? ? ? ?如果你经常参加面试，一定会被问到这个map实现类，这个map实现类是在jdk1.5中加入的，其在jdk1.6/1.7中的主要实现原理是segment段锁，它不再使用和HashTable一样的synchronize一样的关键字对整个方法进行枷锁，而是转而利用segment段落锁来对其进行加锁，以保证Map的多线程安全。
但是要注意咯，在JAVA的jdk1.8中则对ConcurrentHashMap又再次进行了大的修改，取消了segment段锁字段，采用了CAS+Synchronize技术来保障线程安全。底层采用数组+链表+红黑树的存储结构，也就是和HashMap一样。这里注意Node其实就是保存一个键值对的最基本的对象。其中Value和next都是使用的volatile关键字进行了修饰，以确保线程安全。这里推荐一下大神的Volatile的深入理解篇，写的非常好http://www.cnblogs.com/xrq730/p/7048693.html
4：TreeMap
? ? ?TreeMap也是一个很常用的map实现类，因为他具有一个很大的特点就是会对Key进行排序，使用了TreeMap存储键值对，再使用iterator进行输出时，会发现其默认采用key由小到大的顺序输出键值对，如果想要按照其他的方式来排序，需要重写也就是override 它的compartor接口。此处引用一下其他大神的代码：
import java.util.Comparator;
2 import java.util.Iterator;
3 import java.util.Set;
4 import java.util.TreeMap;
TreeMap map = new TreeMap(new xbComparator());
map.put(‘key_1’, 1);
11 map.put(‘key_2’, 2);
12 map.put(‘key_3’, 3);
13 Set keys = map.keySet();
14 Iterator iter = keys.iterator();
15 while(iter.hasNext())
16 {
17 String key = iter.next();
18 System.out.println(’ ‘+key+’:’+map.get(key));
19}
20 }

class xbComparator implements Comparator
23 {
24 public int compare(Object o1,Object o2)
25 {
26 String i1=(String)o1;
27 String i2=(String)o2;
28 return -i1.compareTo(i2);
29 }
30 }

另外，TreeMap底层的存储结构也是一颗红黑树。大笑是不是发现好多都是红黑树，没错因为红黑树查找效率高，只有O（lgn）。它是一种自平衡的二叉查找树。在每次插入和删除节点时，都可以自动调节树结构，以保证树的高度是lgn。
5：5、LinkedHashMap
? ? LinkedHashMap它的特点主要在于linked，带有这个字眼的就表示底层用的是链表来进行的存储。相对于其他的无序的map实现类，还有像TreeMap这样的排序类，linkedHashMap最大的特点在于有序，但是它的有序主要体现在先进先出FIFIO上。没错，LinkedHashMap主要依靠双向链表和hash表来实现的。