Java的集合框架基本知识点总结（List，Set，Map）

集合Collection

要用一个东西首先最重要的是，你为什么要用它，它有什么用，能解决什么问题。这三个问题其实是一个问题，现在来具体的说一下集合的作用。

• 支持泛型，泛型也就是我们常说的简单易用，灵活性高，还比较安全（指编译时检查类型安全）。
• 可变长度，集合和我们平时用的数组比起来，最大的特点就是长度是灵活可变的，会根据情况自动的扩张自己的容量。
• 操作性强且简单上手，集合本身是个接口，内置的方法可以让我们更容易操作其中的元素（添加啊，删除等，反正肯定比数组容易的），而且我们平时根本不需要去重写接口，Java内置的接口已经是非常好用了。

1. List

List也是一个接口，而且是Collection的子接口，继承List接口的类最大的特点就是：

• 元素有序排列。
• 元素可重复出现。

1.1 ArrayList

ArrayList，内部是一个动态的数组来存放元素，数组长度可变。
动态数组的本质是：一开始定义一个长度为10的数组，每当要到达上限的时候，先创建一个容量更大的数组，再把所有的元素转过去。
特点是：

• 查询效率高，可以直接通过get(i)的方法获取第i个元素，一步到位可以说是不能再快了，时间复杂度O(1)。
• 增删效率低，当ArrayList要往中间插入元素的时候，那就表示后面的元素都要往后移动一格，时间复杂度O(n)（如果是末尾插入则是O(1)），而且容量不够的时候还会创建新数组，耗时更长。
• 线程不安全，没有特地解决线程安全的类都会有的标准问题。

1.2 LinkedList

LinkedList，内部是一个链表来存放元素，链表肯定是长度可变，特点：

• 查询效率低，由于不支持随机访问（就是访问元素必须要从第一个开始一个个看），所以查询就相比ArrayList而言慢，时间复杂度O(n)。
• 增删效率高，其实也没有那么高，插入元素也一样要O(n)的复杂度，但是相比ArrayList它不用创建新数组，这相对一比就高了起来。
• 线程不安全，此条同上。

1.3 Vector

Vector，简单来说就是ArrayList的线程安全版，由于线程安全，特点也很明显了：

• 线程安全，当需要用到多线程的时候就可以用上它。
• 效率低，多线程自带副作用，由于每个方法都synchronized了，自然而然就会慢一点（对于Java而言，实现线程同步这一点本身就有性能消耗，不是说你Vector用单线程效率就和ArrayList一样）。

如果被问到为什么Vector的使用率低之类的问题，请直接回答因为线程同步效率低这一点。

1.4 总结

要注意的是，虽然我有在前面列出时间复杂度，但是实际上效率并不是一个只看时间复杂度就可以决定的东西。

List	查询效率	增删效率	线程安全
ArrayList	高 O(1)	低 O(n)加扩容	不安全
LinkedList	低 O(n)	高 稳定O(n)	不安全
Vector	低 同步开销	低 同步开销	安全

2. Set

Set当然也是接口且是Collection的子接口，继承Set接口的类的特点：

• 元素无序排列。
• 元素不可重复。
• 没有get()方法，因为是无序存储。

实际上底层是是通过Map实现的。

2.1 HashSet

HashSet的底层是HashMap，实际上在存储的时候就是在hashMap中以<E, Object>的方式存储元素。Object就是我们熟知的那个Object类，里面啥都没；E则是泛型，在创建HashSet时指定。

• 没什么特点，主要是其底层是由HashMap实现，就是个只有一半的hashMap。其特点就基本上等同于hashMap的特点。

2.2 TreeSet

TreeSet的底层是TreeMap，同HashSet，TreeSet存储的时候也是在TreeMap中以<E, Object>的方式存储元素，E依然是泛型。

2.3 总结

Set的内容比较少，主要是Set的底层其实就是Map，基本上就是拥有Map中所有Key(键值)的特性，具体看Map部分。

3. Map

Map以键值对（key/Value）的方式存储元素，每个key可以对应一个Value，存储有对应关系的数据。

• Key不能重复，但是Value可以重复，以<String, Integer>为例，我可以同时存入<“111”, 111>， <“222” , 111>，但是不能同时存入<“111”, 111>，<“111”, 222>，这种情况下后者刷新前者。
• 拥有较好的的删改查询效率。

3.1 HashMap和HashTable

HashMap是通过Hash算法实现的存储结构，平时我们都用这个，底层是一个Hash表，在存储的时候键不能重复，重复的时候新的值会替换原有的值

• 查询速度极快，时间复杂度是O(1)。
• 线程不安全。
• 允许key或者Value为null。

HashTable简单来说就是HashMap的线程安全版，底层基本相同，在大部分方法中都用上了synchronized关键字。

• 线程安全。
• 不允许key或value为null。
• 虽然底层基本相同，不过由于线程同步效率较慢。

3.2 TreeMap

TreeMap是红黑二叉树的实现，底层就是一个红黑二叉树。

• 和HashMap相比，调用起来没有差别。
• 查询效率较好，时间复杂度是O(logn)。
• TreeMap的内部元素是有序的。
• 线程不安全。

参考材料

Java SE 核心 II【Collection 集合框架】 - 404boom - 博客园
https://www.cnblogs.com/cao-yin/p/9608250.html