（本文搜集全网知识点以及博主个人见解,有不对的地方可提出并探讨。转载请注明原文地址！https://blog.****.net/f937830159/article/details/81745433）

java集合概念

集合类存放于java.util包中。
集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身，出于表达上的便利，我们称集合中的对象就是指集合中对象的引用（reference)。
集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。
集合接口分为：Collection和Map，list、set实现了Collection接口

集合关系图

Collection

1.List

1. 所有的List中只能容纳单个不同类型的对象组成的表，而不是Key－Value键值对。例如：[ a,b,c ]；
2. 所有的List中可以有相同的元素，例如Vector中可以有 [ a,b,b,c]；
3. 所有的List中可以有null元素，例如[ a,null,c ]；
4. List的基本方法
   

(1).LinkedList

LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。
LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
LinkedList 是非同步的。

(2).ArrayList

ArrayList 基于数组实现，是一个动态的数组队列。但是它和Java中的数组又不一样，它的容量可以自动增长，类似于C语言中动态申请内存，动态增长内存！
ArrayList 继承了AbstractList，实现了RandomAccess、Cloneable和Serializable接口！
ArrayList 集成了AbstractList，AbstractList又继承了AbstractCollection实现了List接口，它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能！
ArrayList 实现了RandomAccess接口，提供了随机访问功能，实际上就是通过下标序号进行快速访问。
ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。
ArrayList 实现了Serializable接口，支持序列化，也就意味了ArrayList能够通过序列化传输。

(3).Vector

Vector 类可以实现可增长的对象数组。与数组一样，它包含可以使用整数索引进行访问的组件。但是，Vector 的大小可以根据需要增大或缩小，以适应创建 Vector 后进行添加或移除项的操作。Vector 是同步的，可用于多线程。
Vector 继承了AbstractList，实现了List；所以，它是一个队列，支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
Vector实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在Vector中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。
Vector 实现了Cloneable接口，即实现clone()函数。它能被克隆。
Vector 实现Serializable接口，支持序列化。

(4).LinkedList、ArrayList、Vector之间的区别

Vector、ArrayList都是以类似数组的形式存储在内存中，LinkedList则以链表的形式进行存储。

List中的元素有序、允许有重复的元素，Set中的元素无序、不允许有重复元素。

Vector线程同步，ArrayList、LinkedList线程不同步。

LinkedList适合指定位置插入、删除操作，不适合查找；ArrayList、Vector适合查找，不适合指定位置的插入、删除操作。

ArrayList在元素填满容器时会自动扩充容器大小的50%，而Vector则是100%，因此ArrayList更节省空间

ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许直接序号索引元素，但是插入数据要设计到数组元素移动等内存操作，所以索引数据快插入数据慢，Vector由于使用了synchronized方法（线程安全）所以性能上比ArrayList要差，LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入数度较快！（ArrayList查询快，增删慢，线程不安全，效率高；LinkedList查询慢，增删快，线程不安全，效率高；Vector线程安全，效率低，几乎已经淘汰了这个集合。）

2.Set

1. Set实现的基础是Map（HashMap）；
2. Set中的元素是不能重复的，如果使用add(Object obj)方法添加已经存在的对象，则会覆盖前面的对象;

3. Set常用方法;

   add( ) 向集合中添加元素
   clear( ) 去掉集合中所有的元素
   contains( ) 判断集合中是否包含某一个元素
   isEmpty( ) 判断集合是否为空
   iterator( ) 主要用于递归集合，返回一个Iterator()对象
   remove( ) 从集合中去掉特定的对象
   size( ) 返回集合的大小

(1).HashSet

HashSet 实现Set接口，不能保证元素的顺序；不可重复；不是线程安全的；集合元素可以为 NULL;
HashSet 也是一个非同步的方法，如果要在多个线程中使用，要注意进行同步封装！

HashSet 其底层其实是一个数组，存在的意义是加快查询速度。我们知道在一般的数组中，元素在数组中的索引位置是随机的，元素的取值和元素的位置之间不存在确定的关系，因此，在数组中查找特定的值时，需要把查找值和一系列的元素进行比较，此时的查询效率依赖于查找过程中比较的次数。而 HashSet 集合底层数组的索引和值有一个确定的关系：index=hash(value),那么只需要调用这个公式，就能快速的找到元素或者索引。

HashSet对于 HashSet: 如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。
1、当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会先调用该对象的hashCode（）方法来得到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。
　 1.1、如果 hashCode 值不同，直接把该元素存储到 hashCode() 指定的位置。
　 1.2、如果 hashCode 值相同，那么会继续判断该元素和集合对象的 equals() 作比较。
　　　 1.2.1、hashCode 相同，equals 为 true，则视为同一个对象，不保存在 hashSet（）中。
　　　 1.2.2、hashCode 相同，equals 为 false，则存储在之前对象同槽位的链表上，这非常麻烦，我们应该约束这种情况，即保证：如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。
　　　
**注意：每一个存储到 哈希 表中的对象，都得提供 hashCode() 和 equals() 方法的实现，用来判断是否是同一个对象,
对于 HashSet 集合，我们要保证如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。**

(2).TreeSet

TreeSet 有序；不可重复，底层使用 红黑树算法，擅长于范围查询。
* 如果使用 TreeSet() 无参数的构造器创建一个 TreeSet 对象, 则要求放入其中的元素的类必须实现 Comparable 接口所以, TreeSet 在其中不能放入 null 元素。
* 必须放入同样类的对象.(默认会进行排序) 否则可能会发生类型转换异常.我们可以使用泛型来进行限制。
* 自动排序：添加自定义对象的时候，必须要实现 Comparable 接口，并要覆盖 compareTo(Object obj) 方法来自定义比较规则,如果 this > obj,返回正数 1;如果 this < obj,返回负数 -1;如果 this = obj,返回 0 ，则认为这两个对象相等。
* 定制排序: 创建 TreeSet 对象时, 传入 Comparator 接口的实现类. 要求: Comparator 接口的 compare 方法的返回值和 两个元素的 equals() 方法具有一致的返回值 。

(3).HashSet、TreeSet之间的区别

共同点：1、都不允许元素重复。
　　　　2、都不是线程安全的类，解决办法：Set set = Collections.synchronizedSet(set 对象)。
不同点：
　　　　1、HashSet:不保证元素的添加顺序，底层采用 哈希表算法，查询效率高。判断两个元素是否相等，equals() 方法返回 true,hashCode() 值相等。即要求存入 HashSet 中的元素要覆盖 equals() 方法和 hashCode()方法。　
　　　　2、TreeSet:不保证元素的添加顺序，但是会对集合中的元素进行排序。底层采用 红-黑 树算法（树结构比较适合范围查询）。

Map

1.严格来说 Map 并不是一个集合，而是两个集合之间 的映射关系，内部以key-value 的键值对形式存在，key 不允许重复，value 可以。
2.这两个集合没每一条数据通过映射关系，我们可以看成是一条数据。即 Entry(key,value）。Map 可以看成是由多个 Entry 组成。
3.因为 Map 集合即没有实现于 Collection 接口，也没有实现 Iterable 接口，所以不能对 Map 集合进行 for-each 遍历。
4.常用方法

clear() 从 Map 中删除所有映射
remove(Object key) 从 Map 中删除键和关联的值
put(Object key, Object value) 将指定值与指定键相关联
putAll(Map t) 将指定 Map 中的所有映射复制到此 map
entrySet() 返回 Map 中所包含映射的 Set 视图。Set 中的每个元素都是一个 Map.Entry 对象，可以使用 getKey() 和 getValue() 方法（还有一个 setValue() 方法）访问后者的键元素和值元素
keySet() 返回 Map 中所包含键的 Set 视图。删除 Set 中的元素还将删除 Map 中相应的映射（键和值）
values() 返回 map 中所包含值的 Collection 视图。删除 Collection 中的元素还将删除 Map 中相应的映射（键和值）
get(Object key) 返回与指定键关联的值
containsKey(Object key) 如果 Map 包含指定键的映射，则返回 true
containsValue(Object value) 如果此 Map 将一个或多个键映射到指定值，则返回 true
isEmpty() 如果 Map 不包含键-值映射，则返回 true
size() 返回 Map 中的键-值映射的数目

HashMap

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap 继承于AbstractMap，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
HashMap 的实现不是同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key、value都可以为null。此外，HashMap中的映射不是有序的。
HashMap 的实例有两个参数影响其性能：“初始容量” 和 “加载因子”。容量 是哈希表中桶的数量，初始容量 只是哈希表在创建时的容量。加载因子 是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 rehash 操作（即重建内部数据结构），从而哈希表将具有大约两倍的桶数。
通常，默认加载因子是 0.75, 这是在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查询成本（在大多数 HashMap 类的操作中，包括 get 和 put 操作，都反映了这一点）。在设置初始容量时应该考虑到映射中所需的条目数及其加载因子，以便最大限度地减少 rehash 操作次数。如果初始容量大于最大条目数除以加载因子，则不会发生 rehash 操作

TreeMap

TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的。
TreeMap 继承于AbstractMap，所以它是一个Map，即一个key-value集合。
TreeMap 实现了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的时间复杂度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。

HashTable

和HashMap一样，Hashtable 也是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
Hashtable 继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
Hashtable 的函数都是同步的，这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。此外，Hashtable中的映射不是有序的。

Hashtable 的实例有两个参数影响其性能：初始容量 和 加载因子。容量 是哈希表中桶 的数量，初始容量 就是哈希表创建时的容量。注意，哈希表的状态为 open：在发生“哈希冲突”的情况下，单个桶会存储多个条目，这些条目必须按顺序搜索。加载因子 是对哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一个尺度。初始容量和加载因子这两个参数只是对该实现的提示。关于何时以及是否调用 rehash 方法的具体细节则依赖于该实现。
通常，默认加载因子是 0.75, 这是在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查找某个条目的时间（在大多数 Hashtable 操作中，包括 get 和 put 操作，都反映了这一点）。

HashMap与HashTable的区别

1. 继承和实现方式不同

1.1 HashMap和Hashtable都实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
实现了Map接口，意味着它们都支持key-value键值对操作。支持“添加key-value键值对”、“获取key”、“获取value”、“获取map大小”、“清空map”等基本的key-value键值对操作。
实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
实现了java.io.Serializable接口，意味着它们支持序列化，能通过序列化去传输。

1.2 HashMap继承于AbstractMap，而Hashtable继承于Dictionary
Dictionary是一个抽象类，它直接继承于Object类，没有实现任何接口。Dictionary类是JDK 1.0的引入的。虽然Dictionary也支持“添加key-value键值对”、“获取value”、“获取大小”等基本操作，但它的API函数比Map少；而且 Dictionary一般是通过Enumeration(枚举类)去遍历，Map则是通过Iterator(迭代器)去遍历。 然而‘由于Hashtable也实现了Map接口，所以，它即支持Enumeration遍历，也支持Iterator遍历。关于这点，后面还会进一步说明。
AbstractMap是一个抽象类，它实现了Map接口的绝大部分API函数；为Map的具体实现类提供了极大的便利。它是JDK 1.2新增的类。

2. 线程安全不同

Hashtable的几乎所有函数都是同步的，即它是线程安全的，支持多线程。
而HashMap的函数则是非同步的，它不是线程安全的。若要在多线程中使用HashMap，需要我们额外的进行同步处理。 对HashMap的同步处理可以使用Collections类提供的synchronizedMap静态方法，或者直接使用JDK 5.0之后提供的java.util.concurrent包里的ConcurrentHashMap类。

3. 对null值的处理不同

HashMap的key、value都可以为null。
Hashtable的key、value都不可以为null。

4. 支持的遍历种类不同

HashMap只支持Iterator(迭代器)遍历。
而Hashtable支持Iterator(迭代器)和Enumeration(枚举器)两种方式遍历。
Enumeration 是JDK 1.0添加的接口，只有hasMoreElements(), nextElement() 两个API接口，不能通过Enumeration()对元素进行修改 。
而Iterator 是JDK 1.2才添加的接口，支持hasNext(), next(), remove() 三个API接口。HashMap也是JDK 1.2版本才添加的，所以用Iterator取代Enumeration，HashMap只支持Iterator遍历。

5. 通过Iterator迭代器遍历时，遍历的顺序不同

HashMap是“从前向后”的遍历数组；再对数组具体某一项对应的链表，从表头开始进行遍历。
Hashtabl是“从后往前”的遍历数组；再对数组具体某一项对应的链表，从表头开始进行遍历。
HashMap和Hashtable都实现Map接口，所以支持获取它们“key的集合”、“value的集合”、“key-value的集合”，然后通过Iterator对这些集合进行遍历。
由于“key的集合”、“value的集合”、“key-value的集合”的遍历原理都是一样的；下面，我以遍历“key-value的集合”来进行说明。
HashMap 和Hashtable 遍历”key-value集合”的方式是：(01) 通过entrySet()获取“Map.Entry集合”。 (02) 通过iterator()获取“Map.Entry集合”的迭代器，再进行遍历。

HashMap的实现方式：先“从前向后”的遍历数组；对数组具体某一项对应的链表，则从表头开始往后遍历。
Hashtable的实现方式：先从“后向往前”的遍历数组；对数组具体某一项对应的链表，则从表头开始往后遍历。

6. 容量的初始值 和 增加方式都不一样

HashMap默认的容量大小是16；增加容量时，每次将容量变为“原始容量x2”。
Hashtable默认的容量大小是11；增加容量时，每次将容量变为“原始容量x2 + 1”。
HashMap默认的“加载因子”是0.75, 默认的容量大小是16。
当HashMap的 “实际容量” >= “阈值”时，(阈值 = 总的容量 * 加载因子)，就将HashMap的容量翻倍。
Hashtable默认的“加载因子”是0.75, 默认的容量大小是11。
当Hashtable的 “实际容量” >= “阈值”时，(阈值 = 总的容量 x 加载因子)，就将变为“原始容量x2 + 1”。

7. 添加key-value时的hash值算法不同

HashMap添加元素时，是使用自定义的哈希算法。
Hashtable没有自定义哈希算法，而直接采用的key的hashCode()。
HashMap添加元素时，是使用自定义的哈希算法。
Hashtable没有自定义哈希算法，而直接采用的key的hashCode()。

8. 部分API不同

Hashtable支持contains(Object value)方法，而且重写了toString()方法；
而HashMap不支持contains(Object value)方法，没有重写toString()方法。

最后，再说说“HashMap和Hashtable”使用的情景。
其实，若了解它们之间的不同之处后，可以很容易的区分根据情况进行取舍。例如：(01) 若在单线程中，我们往往会选择HashMap；而在多线程中，则会选择Hashtable。(02)，若不能插入null元素，则选择Hashtable；否则，可以选择HashMap。
但这个不是绝对的标准。例如，在多线程中，我们可以自己对HashMap进行同步，也可以选择ConcurrentHashMap。当HashMap和Hashtable都不能满足自己的需求时，还可以考虑新定义一个类，继承或重新实现散列表；当然，一般情况下是不需要的了。

总述

1. Map 是“键值对”映射的抽象接口。
2. AbstractMap 实现了Map中的绝大部分函数接口。它减少了“Map的实现类”的重复编码。
3. SortedMap 有序的“键值对”映射接口。
4. NavigableMap 是继承于SortedMap的，支持导航函数的接口。
5. HashMap, Hashtable, TreeMap, WeakHashMap这4个类是“键值对”映射的实现类。它们各有区别！
   　　HashMap 是基于“拉链法”实现的散列表。一般用于单线程程序中。
   　　Hashtable 也是基于“拉链法”实现的散列表。它一般用于多线程程序中。
   　　WeakHashMap 也是基于“拉链法”实现的散列表，它一般也用于单线程程序中。相比HashMap，WeakHashMap中的键 是“弱键”，当“弱键”被GC回收时，它对应的键值对也会被从WeakHashMap中删除；而HashMap中的键是强键。
   　　TreeMap 是有序的散列表，它是通过红黑树实现的。它一般用于单线程中存储有序的映射。