Java 集合类（容器）

介绍

Java各种集合类平时用得最多，用活用对需要对各种集合有较深入了解。对于java.util包中一系列重要集合，首先理清相互之间关系（继承），掌握内部结构(看适当源码)，各集合类特点，适用环境，遍历集合的迭代模式.…….

集合框架主要由接口、抽象类、和实现类构成。区分各种实现类的标准主要是：元素是否可重复、是否有序。

总览

下图摘自：
http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/30/2526822.html

实线边框的是实现类，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折线边框的是抽象类，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而点线边框的是接口，比如Collection，Iterator，List等

综述：

1. Collection：集合层次中的根接口之一（Map），JDK没有提供该接口的实现类
2. Set：接口，继承自Collection。不能包含重复元素，子接口SortedSet是一个按照升序排列的元素Set
3. List：接口，继承自Collection。可包含重复元素，有序集合，提供按索引访问的方式，有次序。
4. Iterator：接口，所有集合类都实现了Iterator接口，用于遍历集合中元素的接口。

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    void remove();
}

详解

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
如：ArrayList

/**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
     */
    public ArrayList() {
    this(10);
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    size = elementData.length;
    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
    if (elementData.getClass() != Object[].class)
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

Collection中每个元素的遍历：使用iterator()方法，该方法返回一个跌代子，用它可以依次访问Collection中的每一个元素。

Iterator iterator=collection.iterator();
while(iterator.hasNext()){
    Object obj=iterator.next();
}

List接口

有序Collection；允许有重复元素；通过索引快速访问元素

1. LinkedList类：允许null元素，在LinkedList的首部和尾部提供额外的get，remove,insert方法。可用作stack,queue；没有同步方法。多线程访问一个List，需自己实现访问同步。
2. ArrayList类：可变大小数组。允许null。没有同步方法。访问元素运行时间为常数{size(),isEmpty(),get(),set()}。添加n个元素需要O(n)时间。（参见：java源码分析之ArrayList，java源码分析之ArrayList）
3. Vector类：类似ArrayList，区别是Vector方法时同步的，开销大。
4. Stack类：继承自Vector类，实现了一个后进先出的栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用：push和pop方法，peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

ArrayList和LinkedList的区别：http://blog.youkuaiyun.com/qianzhiyong111/article/details/6678035

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于双向链表的数据结构。

2.继承机制：ArrayList继承于AbstractList，LinkedList继承于AbstractSequentialList，而AbstractSequentialList又继承于AbstractList。AbstractSequentialList 实现了“链表中根据index索引值操作链表的全部函数”。

3.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。

4.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

Set接口

无序集合， 不允许有重复元素；任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。

1. HashSet类：而且采用散列的存储方法，没有顺序（元素插入的顺序与输出的顺序不一致）。基于 HashMap 实现，本质和HashMap相同。HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。
2. TreeSet类：基于TreeMap实现。TreeSet中的元素将按照升序排列，缺省是按照自然排序进行排列。底层基于红黑树实现（自平衡的排序二叉树）。

Map接口

Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

1. Hashtable类：同步的（线程安全）。Hashtable 继承自 Dictiionary 而 HashMap继承自AbstractMap。HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。不能有null的key和value
2. Hashmap类：HashMap是Hashtable的轻量级实现。线程不安全。允许有null的键和值，但是key值只能有一个null值，因为hashmap如果key值相同，新的key, value将替代旧的。（Java集合—HashMap源码剖析）
3. TreeMap类：对key排好序的Map; key 就是TreeSet, value对应每个key; key要实现Comparable接口或TreeMap有自己的构造器；
4. Properties类:：key和value都是String类型，用来读配置文件；
5. IdentityHashMap类：利用哈希表实现 Map 接口，比较键（和值）时使用引用相等性代替对象相等性。用于拓扑保留对象图形转换，如序列化或深层复制。
6. WeakHashMap类：种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

Hashmap和Hashtable的区别：http://blog.youkuaiyun.com/qianzhiyong111/article/details/6677885

HashTable的方法是同步的，HashMap未经同步，所以在多线程场合要手动同步HashMap这个区别就像Vector和ArrayList一样；HashTable不允许null值，key和value都不可以,HashMap允许null值，key和value都可以。HashMap允许key值只能有一个null值

HashTable有一个contains(Object value)功能和containsValue(Object value)功能一样；

HashTable使用Enumeration，HashMap使用Iterator。

HashTable中hash数组默认大小是11，增加的方式是 old*2+1。HashMap中hash数组的默认大小是16，而且一定是2的指数。

哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode

Hash类实现方法中，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。HashMap中的hasCode()方法继承自Object类：public native int hashCode()，具细节参见：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3681042.html

工具类

1. Arrays：包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。
2. Collections：包装类（工具类/帮助类），不能实例化，就像一个工具类，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作，服务于Java的Collection框架。主要提供了在 collection 上进行操作的静态方法(同步集合类方法) 。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class TestCollections {

    public static void main(String args[]) {
        //注意List是实现Collection接口的
        List list = new ArrayList();
        double array[] = { 112, 111, 23, 456, 231 };
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            list.add(new Double(array[i]));
        }
        Collections.sort(list);
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        // 结果：23.0 111.0 112.0 231.0 456.0
    }
}