Java常用集合框架

Collection接口下的集合

1. Collection集合结构图

2. Collection接口

      Collection接口中有一个重要的方法：iterator()，返回一个Iterator（迭代器），用与遍历集合中的元素。使用迭代器可以将集合中的元素完成遍历

3. List接口

      List接口是一个有序可重复的集合，有序也就是存进去是什么顺序，取出来还是什么顺序，也就是基于线性结构。实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

• LinkedList：底层是双向链表实现，查询速度较慢，增删速度快，同时LinkedList也实现了Deque接口，也就是说也可以当作队列使用
• ArrayList：底层是数组实现，因为数组有索引的存在所以查询速度较快，但是由于增删涉及到整个数组的移动所以速度较慢。
• Vector：与ArrayList类似
• Stack：Stack继承自Vector，底层是栈数据结构，Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push（压栈）和pop（弹栈） 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试栈是否为空，search方法检测一个元素在栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

4. Set接口

      Set接口是一个不可重复的接口，如果把两个相同的元素添加到同一Set集合，则添加操作失败，新元素不会被加入，add()方法返回false。

• HashSet：HashSet是Set集合最常用的实现类，HashSet是按照哈希算法来存储元素的。HashSet中存储的元素是无序的，即存进去的顺序和取出来的顺序可能会不同。HashSet存储原理：当向HashSet集合存储一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法得到其hashCode值，然后根据hashCode值决定该对象的存储位置。HashSet集合判断两个元素相等的标准是(1)两个对象通过equals()方法比较返回true；(2)两个对象的hashCode()方法返回值相等。因此，如果(1)和(2)有一个不满足条件，则认为这两个对象不相等，可以添加成功。如果两个对象的hashCode()方法返回值相等，但是两个对象通过equals()方法比较返回false，HashSet会以链式结构保存对象。
• TreeSet：TreeSet是SortedSet接口的实现类，TreeSet可以保证元素处于排序状态，它采用二叉树的数据结构来存储集合元素。TreeSet通过Iterator进行遍历采用的是中序遍历的方式。

Map接口下的集合

1. Map集合结构图

2. Map接口

      Map接口以Map<Key，Value>键值对的形式保存具有映射关系的数据。因此Map中会存储两组值，一组值保存到了Map中的Key部分，一组值保存到了Map中的Value部分，Key和Value可以存储任意引用数据类型的数据。key的值不可以重复，可以为null，如果添加key-value对时Map中已经有重复的key，则新添加的value会覆盖该key原来对应的value。

• HashMap：底层是哈希表（数组+单向链表）数据结构，HashMap会根据Key的hashCode值存储数据，通过哈希算法计算出内存地址放入相应数组的索引中，如果hashCode值相同则会放入同一数组的索引中，再调用equals方法，如果得到的值为true，则会覆盖原来的Value值，如果结果为false则会在链表的尾结点出增加一个结点存储数据。HashMap是非线程安全的。HashMap中数组的默认初始化容量为16，当数组中元素到达初始容量的75%时会进行数组的扩容，扩容为初始容量的2倍。Java8 对 HashMap 进行了一些修改，大的不同就是利用了红黑树，所以其由(数组+链表+红黑树)组成，在Java8中，当链表中的元素超过了8个后会将链表的数据结构转化为红黑树数据结构，从而降低查找的时间复杂度为O（logN），当链表中的元素降为6以下时会将红黑树的数据结构再次转变为单向链表的数据结构。

• Hashtable：Hashtable和HashMap的关系类似于Arraylist和Vetory的关系，Hashtable的底层也是哈希表，与HashMap类似，但是Hashtable是线程安全的。HashMap中的Key和Value允许出现null值，但是Hashtable的Key和Value中不允许出现null值，否则会出现空指针异常。

• TreeMap：TreeMap是SortedMap的实现类，底层是红黑树的数据结构，每个key-value对作为红黑树的一个节点。TreeMap存储key-value对时，需要根据key对节点进行排序。