Java容器概览

概览

容器主要包括Collection和Map 两种，Collection是存储着对象的集合，而Map存储着键值对（两个对象）的映射表。

Collection

List

对付顺序的好帮手： 存储的元素是有序的、可重复的。

• ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问，适用于频繁的查找工作。
• Vector：和ArrayList类似，但它是线程安全的。
• LinkedList：基于双向链表实现，只能顺序访问，但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此，LinkedList还可以用作栈、队列和双向队列。

Arraylist与 LinkedList 区别?

1. 是否保证线程安全： ArrayList和LinkedList都是不同步的，也就是不保证线程安全；
2. 底层数据结构： Arraylist底层使用的是Object数组；LinkedList底层使用的是双向链表数据结构（JDK1.6 之前为循环链表，JDK1.7 取消了循环。）
3. 插入和删除是否受元素位置的影响：
   • ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是 O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)）时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。
   • LinkedList 采用链表存储，所以对于add(E e)方法的插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，近似 O(1)，如果是要在指定位置 i 插入和删除元素的话（(add(int index, E element)） 时间复杂度近似为 O(n) ，因为需要先移动到指定位置再插入。
4. 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。
5. 内存空间占用： ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而 LinkedList 的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比 ArrayList 更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

Set

注重独一无二的性质: 存储的元素是无序的、不可重复的。

• HashSet：基于哈希表实现，支持快速查找，但不支持有序性操作。基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素。
• LinkedHashSet：具有 HashSet 的查找效率，并且内部使用双向链表维护元素的插入顺序。LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。
• TreeSet：基于红黑树实现（(自平衡的排序二叉树)），支持有序性操作，例如根据一个范围查找元素的操作。查找效率不如HashSet，HashSet 查找的时间复杂度为 O(1)，TreeSet 则为 O(logN)。

HashSet 如何检查重复

当你把对象加入HashSet时，HashSet 会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用equals()方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让加入操作成功。

hashCode()与 equals() 的相关规定：

1. 如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的
2. 两个对象相等,对两个 equals() 方法返回 true
3. 两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的
4. 综上，equals() 方法被覆盖过，则 hashCode() 方法也必须被覆盖
5. hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

Queue

• LinkedList：可以用它来实现双向队列。
• PriorityQueue：基于堆结构实现，可以用它来实现优先队列。

Map

用 Key 来搜索的专家: 使用键值对（key-value）存储，Key 是无序的、不可重复的，value 是无序的、可重复的，每个键最多映射到一个值。

• TreeMap： 红黑树（自平衡的排序二叉树）
• HashMap： JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）。JDK1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间
• HashTable：和 HashMap 类似，但它是线程安全的，这意味着同一时刻多个线程同时写入 HashTable 不会导致数据不一致。它是遗留类，不应该去使用它，而是使用 ConcurrentHashMap 来支持线程安全，ConcurrentHashMap 的效率会更高。
• LinkedHashMap：LinkedHashMap 继承自 HashMap，LinkedHashMap 在上面结构的基础上，增加了一条双向链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序，顺序为插入顺序或者最近最少使用（LRU）顺序。

如何选择

• 主要根据集合的特点来选用，比如我们需要根据键值获取到元素值时就选用 Map 接口下的集合，需要排序时选择 TreeMap,不需要排序时就选择 HashMap,需要保证线程安全就选用 ConcurrentHashMap。

• 当我们只需要存放元素值时，就选择实现Collection 接口的集合，需要保证元素唯一时选择实现 Set 接口的集合比如 TreeSet 或 HashSet，不需要就选择实现 List 接口的比如 ArrayList 或 LinkedList，然后再根据实现这些接口的集合的特点来选用。

为什么要使用

• 当我们需要保存一组类型相同的数据的时候，我们应该是用一个容器来保存，这个容器就是数组，但是，使用数组存储对象具有一定的弊端，因为我们在实际开发中，存储的数据的类型是多种多样的，于是，就出现了“集合”，集合同样也是用来存储多个数据的。

• 数组的缺点是一旦声明之后，长度就不可变了；同时，声明数组时的数据类型也决定了该数组存储的数据的类型；而且，数组存储的数据是有序的、可重复的，特点单一。 但是集合提高了数据存储的灵活性，Java 集合不仅可以用来存储不同类型不同数量的对象，还可以保存具有映射关系的数据。