Java之Set、List、Map内容整理

一：Set

Set接口继承自Collection，存储的数据无序，不可重复。Set有三个常用实现类：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。三个实现类都是线程不安全的。

（1） HashSet：一般单纯用来存储无序且无重复的数据。底层基于HashMap，所以底层数据结构是数组+链表，和HashMap一样通过hashcode（）、equals（）方法保证数据无重复。

（2）LinkedHashSet：LinkedHashSet继承自HashSet，它们之间的不同在于LinkedHashSet除了使用数组+链表来存储无重复的数据，还构建了一个双向链表来保证数据的插入有序，即通过链表将数据连接起来，保证数据的输入顺序和输出顺序一致。

（3）TreeSet：TreeSet主要用来将一组数据进行大小排序（通过比较Key对象的大小），而不是单纯的用于存储数据。底层数据结构是红黑树。

 

二：List

List接口也是继承自Collection，存储的数据有序，可重复。List有三个实现类：ArrayList、LinkedList、Vector。Vector是线程安全的，但是由于效率低被弃用了，ArrayList和LinkedList是线程不安全的，但效率高。

（1）ArrayList：ArrayList底层数据结构是数组，具有数组的优缺点：查询操作很快，增删操作很慢。

（2）LinkedList：LinkedList底层数据结构是双向链表，具有链表的优缺点：增删操作很快，查询操作很慢。

 

三：Map

Map接口常用的实现类有：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap。存储的数据是键值对。这三个都是线程不安全的。

（1）HashMap：底层数据结构是数组+链表。数组用来存放数据，链表用来解决数据存储冲突。

        1） 实现原理：首先调用Key对象的hashcode（）方法，返回的是一个int型的hashcode值；然后将其作为参数传入hash（）方法。hash（）方法里将hashcode值右移一定位数后与本身进行异或操作，主要作用是混淆hashcode值的高低位，可以有效减少冲突。最后hash（）方法返回的hash值与数组长度进行取模运算得到该数据在数组的存储下标（由于计算机中取模运算比较复杂，当数组长度为2的n次幂时可以通过hash值与数组长度-1进行位与运算得到数组下标）。如果该数组下标没有存储数据，就将该数据直接写入数组；如果数组下标已经存储了数据，就通过equals（）方法来与该数组下标以及对应的链表里存储的数据进行比较，相同则覆盖原数据，不相同则存储该数据。

       2）注意事项：1.HashMap的数组初始大小为16，负载因子为0.75，当数组中存储的数据超过16*0.75=12个时就需要扩容，一般是扩容成原来的2倍大小，然后再对存储的数据进行重哈希定位并存储。2.当链表的长度超过8的时候，一般将该链表转为红黑树来存储冲突数据，能够有效提高效率。

      3）哈希冲突：在HashMap里是通过链地址法来解决hash冲突问题，即构造链表来存储冲突的数据。除了该方法之外常用的解决冲突方法有：开放定址法、重哈希法、公共溢出区法。

（2）LinkedHashMap：同LinkedHashSet类似（其实LinkedHashSet就是基于LinkedHashMap的），LinkedHashMap继承自HashMap，底层数据结构除了使用数组+链表来存储数据之外，还有一个双向链表来保证数据的插入有序。

（3）TreeMap：同TreeSet类似（TreeSet也是基于TreeMap的），TreeMap主要用途也是用于数据大小排序的。底层数据结构是红黑树。

综上所述，其实Set的三个实现类和Map的三个实现类是一一对应的，主要区别在于Map存储的是键值对，而Set里的值设为没有意义的Object对象，主要用来存储Key键。

 

其他问题：

1.HashMap和HashTable的区别：两者很相似，除了以下几点：

        （1）HashTable继承自Dictionary；HashMap继承自AbstractMap。

        （2）HashTable是同步的，所以是线程安全的，但是效率低；HashMap不是同步的，是线程不安全的，但是效率高。（HashMap可以使用Collections的Synchronized（）方法来达到线程安全）

        （3）HashMap的键和值可以是Null，而HashTable的键和值不可以为Null。

2.CurrentHashMap：由于HashMap线程不安全而HashTable效率又低，所以产生了CurrentHashMap。CurrentHashMap和HashTable的区别在于同步锁的不同：HashTable将整个存储数组完全锁住，当一个线程访问HashTable数组里的数据时，其他线程都不可访问该数组，所以效率低。而CurrentHashMap通过分段锁来实现同步操作，将存储数组分为几段，当一个线程访问数组中一个段的数据时，其他线程可以访问数组其他段的数据，从而提高了效率。

3.WeakHashMap:WeakHashMap也是继承自AbsTractMap，主要功能和HashMap类似，区别在于WeakHashMap中的键是“弱键”，所谓“弱键”，即当该键不再被使用时，GC垃圾回收器会将该弱键对应的键值对进行回收，具体原理为：当WeakHashMap中某个弱键不再被引用时，GC会回收该弱键内存，并且该弱键会被保存到一个队列中，下一次队WeakHashMap进行操作时，会先同步存储数组和队列，从存储数组中删除队列中弱键对应的键值对。