集合概念

同学们，今天我们来一起学习Java中的集合，集合这个概念其实不难理解，就好比咱们生活中的盒子、收纳箱等，相当于一个存储东西的容器。这时就有同学问了，数组不也可以存储东西吗，因为数组比较特别，数组在初始化的时候长度是固定的，所以集合就出现了。

Java集合与数组的区别

JAVA 集合分类

我们先看一张图：
Java 集合框架图

Collection 接口的接口对象的集合（单列集合）
├——-List 接口：元素按进入先后有序保存，可重复
│—————-├ LinkedList 接口实现类，链表，插入删除，没有同步，线程不安全
│—————-├ ArrayList 接口实现类，数组，随机访问，没有同步，线程不安全
│—————-└ Vector 接口实现类数组，同步，线程安全
│ ———————-└ Stack 是Vector类的实现类
└——-Set 接口：仅接收一次，不可重复，并做内部排序
├—————-└HashSet 使用hash表（数组）存储元素
│————————└ LinkedHashSet 链表维护元素的插入次序
└ —————-TreeSet 底层实现为二叉树，元素排好序

Map 接口键值对的集合（双列集合）
├———Hashtable 接口实现类，同步，线程安全
├———HashMap 接口实现类，没有同步，线程不安全-
│—————–├ LinkedHashMap 双向链表和哈希表实现
│—————–└ WeakHashMap
├ ——–TreeMap 红黑树对所有的key进行排序
└———IdentifyHashMap

List和Set集合详解

List与Set集合区别
我们先来看一张图：
List集合

List集合

Set集合
HashSet：底层数据结构是HashMap，采用的是哈希表来实现，元素无序且唯一，线程不安全，可以存储null元素，元素的唯一性是靠所存储元素类型是是否重写hashCode()和equals()方法来保证的，如果没有重写这两个方法，就无法保证元素的唯一性。
具体实现唯一性的比较过程详解：存储元素首先会使用hash()函数生成一个int类型的hashCode散列值，然后与已经有的存储元素的散列值进行比较，如果散列值不相等，那么这两个值肯定不相等，此时即可存储这个新的hashCode值处的元素对象。如果hashCode值相等，存储的对象还是不一定相等，此时会调用equals()方法判断两个对象的内容是否相等，如果内容也相等，那么就是同一个对象，无需再存储；如果比较的内容也不相等，那么就不是同一个对象，那么就要存储该对象了，此时就要采用哈希的解决地址冲突的算法，在当前hashCode处类似一个新的链表，在同一个hashCode值后面存储不同的对象，这样就保证了元素的唯一性。
HashSet实现唯一性：Set集合的实现类当中不能够存在重复的对象，HashSet同样也是使用了一种标识来确保元素的唯一性，HashSet采用的是哈希算法，底层采用数组存储元素。默认的初始容量是16，加载因子是0.75。Object类当中的hashCode()方法是所有的类都会继承，这个方法会调用Hash算法算出一个Hash（哈希）码值返回，HashSet会采用码值去和数组长度取模，模（这个摸就相当于对象要存储在数组的位置）相同时才会判断数组中的元素和要加入的对象的内容是否相同，如果不同才会添加进去。

//Hash算法是一种散列算法
Set  hs = new HashSet();
hs.add(o);
o.hashCode();
o%当前容量(0-15)
是否发生冲突:不发生冲突--->直接存放 
发生冲突：o1.equals(o2)不相等，找一个空位存放； 相等则不添加

覆盖hashCode()方法的原则：

HashSet的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成，我们应该为保存到HashSet中的对象覆盖hashCode()和equals()，因为再将对象加入到HashSet中时，会首先调用hashCode方法计算出对象的hash值，接着根据此hash值调用HashMap中的hash方法，得到的值& (length-1)得到该对象在hashMap的transient Entry[] table中的保存位置的索引，接着找到数组中该索引位置保存的对象，并调用equals方法比较这两个对象是否相等，如果相等则不添加，注意：所以要存入HashSet的集合对象中的自定义类必须覆盖hashCode(),equals()两个方法，才能保证集合中元素不重复。在覆盖equals()和hashCode()方法时，要使相同对象的hashCode()方法返回相同值，覆盖equals()方法再判断其内容。为了保证效率，所以在覆盖hashCode()方法时，也要尽量使不同对象尽量返回不同的Hash码值。
如果数组中的元素和要加入的对象的hashCode()返回了相同的Hash值（相同对象）,才会用equals()方法来判断两个对象的内容是否相同。

LinkedHashSet：底层采用的是链表加哈希表的共同实现，链表保证了元素的顺序与存储顺序一致，哈希表保证了元素的唯一性。线程不安全，效率高。
TreeSet：底层数据结构采用的二叉树来实现，元素唯一且已经排好序。唯一性同样需要重写hashCode()以及equals()方法，二叉树保证了元素的有序性。根据构造方法不同，分为自然排序（无参构造）和比较器排序（有参构造），自然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素通过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不需要存储；比较器排需要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；
Set小结：Set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面List集合有两个不同的List实现。实际上Set就是Collection，只是行为不同(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为)。Set不保存重复的元素，存入Set的每个元素都必须是唯一的，因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。

Set与List总结

List,Set都是继承自Collection接口，Map则不是
List特点：元素有放入顺序，元素可重复；Set特点：元素无放入顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉。（注意：元素虽然无放入顺序，但是元素在set中的位置是有该元素的HashCode决定的，其位置其实是固定的，加入Set 的Object必须定义equals()方法，另外list支持for循环，也就是通过下标来遍历，也可以用迭代器，但是set只能用迭代，因为他无序，无法用下标来取得想要的值）
Set与List比较
Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。
List：和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。
ArrayList与LinkedList的区别和适用场景
Arraylist：
优点：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）
缺点：因为地址连续， ArrayList要移动数据，所以插入和删除操作效率比较低
LinkedList：
优点：LinkedList基于链表的数据结构，地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址，对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景
缺点：因为LinkedList要移动指针，所以查询操作性能比较低
适用场景分析：
当需要对数据进行对此访问的情况下选用ArrayList，当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList

Map详解

Map用于存储保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key与value，它们都是可以存储任何引用类型的数据，但是得确保key必须是唯一的，所以能够通过key唯一的获取到对应的value值。
我们先来通过一张图看一下Map的主要方法：
Map主要方法

HashMap与HashTable比较

` HashMap与HashTable比较

TreeMap

TreeMap图解

Map小结

HashMap 非线程安全
HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子
TreeMap：非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态

适用场景分析：
HashMap和HashTable：HashMap去掉了HashTable的contains方法，但是加上了containsValue()和containsKey()方法。HashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比HashTable要高。HashMap允许空键值，而HashTable不允许

HashMap：适用于Map中插入、删除和定位元素
Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)