一篇搞懂java集合

一、集合和数组的区别

• 数组：

  • 固定大小，存储类型一致。
  • 支持随机访问。
  • 不支持动态扩展。

• 集合：

  • 大小可变，存储类型可以不同。
  • 提供丰富的方法操作元素。
  • 支持动态扩展。

二、Collection 集合的方法

• add(E e)：添加元素。
• remove(Object o)：移除元素。
• size()：获取集合大小。
• isEmpty()：检查集合是否为空。
• contains(Object o)：检查集合是否包含某个元素。
• iterator()：返回迭代器。

三、常用集合的分类

1. Collection 接口（单列集合）

• List 接口：元素按进入先后有序保存，可重复。

  • LinkedList：链表实现，插入删除快，线程不安全。
  • ArrayList：数组实现，随机访问快，线程不安全。
  • Vector：数组实现，线程安全。

• Set 接口：仅接收一次，不可重复。

  • HashSet：使用哈希表存储元素。
    • LinkedHashSet：维护插入顺序，基于 HashMap 实现，双向链表保持顺序。
    • TreeSet：底层实现为二叉树，元素自动排序。

2. Map 接口（双列集合）

• Hashtable：线程安全。
• HashMap：线程不安全。
  • LinkedHashMap：在 HashMap 基础上维护一条双向链表，有序的。
  • WeakHashMap：使用弱引用。
• TreeMap：红黑树实现，自动排序。
• ConcurrentHashMap：
  • JDK 1.7 之前：通过 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构实现。每个 Segment 加锁，支持最多 16 个并发线程。
  • JDK 1.8 之后：通过 node 数组、链表和红黑树的数据结构实现，使用 synchronized 和 CAS（比较并交换）进行并发控制，红黑树情况使用 TreeNode。

四、List 和 Set 集合详解

1. List 和 Set 的区别

• List：有序、可重复。
• Set：无序、不可重复。

2. List 详解

• ArrayList：底层数组，查询快，增删慢，线程不安全。
• LinkedList：底层链表，增删快，查询慢，线程不安全。
• Vector：底层数组，线程安全，效率低。

3. Set 详解

• HashSet：无序且唯一，线程不安全。
• LinkedHashSet：保持元素插入顺序，线程不安全。
• TreeSet：自动排序，唯一性需重写 hashCode() 和 equals() 方法。

4. List 和 Set 总结

• List：支持随机访问，元素有序。
• Set：不支持随机访问，元素无序且唯一。

五、Map 详解

• Map：保存键值对，键不可重复。
• HashMap：非线程安全，支持空键值。
• TreeMap：非线程安全，按自然顺序排序。

1. HashMap 和 Hashtable 的比较

• HashMap：非线程安全，允许空键值。
• Hashtable：线程安全，不允许空键值。

2. 线程安全与非线程安全集合类

• 非线程安全：LinkedList、ArrayList、HashSet、HashMap。
• 线程安全：Vector、Hashtable、ConcurrentHashMap。

六、适用场景分析

• ArrayList：适合频繁查询的场景。
• LinkedList：适合频繁插入和删除的场景。
• HashSet：适合快速查找，不需要排序的场景。
• TreeSet：适合需要排序的场景。
• HashMap：适合快速查找键值对的场景。
• TreeMap：适合需要排序的键值对场景。
• ConcurrentHashMap：适合高并发场景下的键值对存取。