Java总结<四>集合框架

Java的集合大致可分为：Set、List和Map三种体系，其中Set代表无序、不可重复的集合；List代表有序、重复的集合；而Map则代表具有映射关系的集合。从JDK1.5以后，Java集合又增加了Queue体系集合，代表一种队列集合实现

Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map

下图是Collection接口的实现类和子接口的继承关系



图中颜色部分是比较常用的实现类：HashSet和ArrayList

Set接口

Set集合是不允许包含相同的元素的，是根据equals()来判断是否是同一对象的

HashSet是Set接口的典型实现，HashSet是按Hash算法来存储集合中的元素的，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet有以下特点：

不能保证元素的排序顺序

不是同步的

集合元素值可以为null

存入一个新元素，要判断是否已经存在的标准是两个对象通过equals()比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等。如果需要某个类的对象保存到HashSet集合中，重写这个类的equals方法和hashCode方法时，应该尽量保证两个对象通过equals比较结果跟hashCode返回结果一致（hashCode的对象的放置位置，而equals是判断两个对象是否的同一个，如果hashCode一样，但是equals不同，则会出现两个不同的元素放同一个位置，反过来的情况更加糟糕）

LinkedHashSet则是继承了HashSet的子类，使用的是链表结构。也是根据hashCode值来决定元素存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，但是由于要维护元素的插入顺序，故性能略低于HashSet的性能

TreeSet采用红黑树的数据结构对元素进行排序。默认情况下是升序的自然排序，也可以定制排序。当加入一个对象进TreeSet集合中时，TreeSet调用该对象的compareTo(Object obj)方法与容器中的其他对象比较大小，然后根据红黑树算法决定它的存储位置。

EnumSet的集合元素也是有序的，是以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。在内部以位向量的形式存储所以EnumSet对象占用内存很小，而且运行效率很好。尤其是进行批量操作时。

总结：

如何选择HashSet和TreeSet，HashSet的性能总是比TreeSet好（特别是最常用的添加、查询元素等操作），因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序。只有当需要一个保持排序的Set时，才应该使用TreeSet，否则都应该使用HashSet。而HashSet的子类LinkedHashSet，对普通的插入、删除操作，LinkedHashSet比HashSet要稍微慢一点（维护链表开销），但是遍历会更快

EnumSet是所有Set实现类中性能最好的。

以上都不是线程安全的，如果多线程访问，可以用Collections工具类的synchronizedSortedSet方法来“包装”该Set集合。此操作最好在创建时进行，如

SortedSet s = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet(...));

List接口

List集合代表一个有序集合，默认是按照元素的添加顺序设置元素的索引

ArrayList、Vector和LinkedList

（1）ArrayList：实现：默认创建一个大小为10的Object数组，每次add的时候，有一个minCapacity变量，每次都加1，然后和Object数组的大小比较，如果大于则将当前的Object数组值赋值给一个数组对象，接着产生一个新的数组的容量值（此值计算方法为当前数组大小*1.5+1，如果还小于minCapacity那么就以minCapacity作为新的容量值），得到这个容量值后调用Arrays.copyOf来生成新的数组对象，如果想调整增加策略，可继承ArrayList，并覆盖ensureCapacity方法

补充：

其中的Arrays.coryOf是这样实现的，首先创建一个新的数组，该数组对象的类型和之前ArrayList中元素的类型一致的，在这里JDK做了小优化，在创建完新的数组之后调用System.arraycopy通过native方法将之前数组中的对象复制到新的数组中

ArrayList还提供了add(int,E)方法，跟add()方法的区别是将当前数组对象进行一次复制，即将目前的index及其后的数据往后挪动一位，故要多付出一次复制数组的代价

（2）Vector是线程安全的，和ArrayList一样是采用Object数组实现的，Vector()调用也创建一个大小为10的Object数组，并将capacityIncrement设置为0，但是add的时候是不一样的，Vector的add方法加了synchronized关键字，而且当容量不够时进行扩容的策略不一样，Vector的策略是：如果容量不够，那么如果capcacityIncrement大于0，则将Object数组的大小扩为现有size+capcacityIncrement，如果capcacityIncrement小于0，则Object数组的大小扩为现有size的两倍。

（3）LinkedList是基于双向链表机制，add是使用头插法

待续..................