Java集合框架概述

        集合类和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。

        Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，它们是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。

                                                                             图1—— Collection集合体系的继承结构

                                                                                      图2——Map体系的继承结构

 

        接下来，我们介绍下几个常用的类。

        HashSet类

        HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时就是使用这个实现类。HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet具有以下特点：

-不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同，顺序也有可能发生变化。

-HashSet不是同步的。

-集合元素值可以是null。

        当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该hashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。如果有两个元素通过equals()方法比较返回true，但它们的hashCode()方法返回值不相等，HashSet将会把它们存储在不同的位置。也就是说，HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等。

        值得注意的是，当把一个对象放入HashSet中时，如果需要重写该对象对应类的equals()方法，则也应该重写其hashCode()方法。规则是：如果两个对象通过equals()方法比较返回true，这两个对象的hashCode值也应该相同。

        LinkedHashSet类

        LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的。LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。

        TreeSet类

        TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素。HashSet的性能总是比TreeSet好，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。

         EnumSet类

        EnumSet是一个专为枚举类设计的集合类，EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显示或隐式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，EnumSet以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。

        EnumSet在内部以位向量的形式存储，这种存储形式非常紧凑、高效，因此EnumSet对象占用内存很小，而且运行效率很好。

        ArrayList和Vector类

       两者都是基于数组实现的List类，所以ArrayList和Vector类封装了一个动态的、允许再分配的Object[]数组。ArrayList或Vector对象使用initialCapacity参数来设置该数组的长度，当向ArrayList或Vector中添加元素超出了该数组的长度时，它们的initialCapacity会自动增加。

        对于通常的编程场景，程序员无须关心ArrayList或Vector的initialCapacity。但如果向ArrayList或Vector集合中添加大量元素时，可使用ensureCapacity(int minCapacity)方法一次性地增加initialCapacity。这可以减少重分配的次数，从而提高性能。

        两者的显著区别是：ArrayList是线程不安全的，Vector集合则是线程安全的；Vector的性能比ArrayList的性能低。

        LinkedList类

       LinkedList类是List接口的实现类——这意味着它是一个List集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素。除此之外，LinkedList还实现了Deque接口，可以被当成双端队列来使用，因此既可以被当成“栈”来使用，也可以当成队列使用。LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较ArrayList差，但在插入、删除元素时性能比较出色。

        HashMap和Hashtable类

        这两个类都是Map接口的典型实现类，它们之间的主要区别如下：

-Hashtable是一个线程安全的的Map实现，但HashMap是线程不安全的实现，所以HashMap比Hashtable的性能高一点。

-Hashtable不允许使用null作为key和value，如果试图把null值放进Hashtable中，将会引发NullPointerException异常；但         HashMap可以使用null作为key或value。

由于HashMap里的key不能重复，所以HashMap里最多只有一个key-value对的key为null，但可以有无数多个key-value对的value为null。

        LinkedHashMap类

        LinkedHashMap使用双向链表来维护key-value对的次序，该链表负责维护Map的迭代顺序，迭代顺序与key-value对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap的性能；但因为它以链表来维护内部顺序，所以在迭代访问Map里的全部元素时将有较好的性能。

        TreeMap类

        TreeMap是一个红黑树数据结构，每个key-value对即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。TreeMap可以保证所有的key-value对处于有序状态。