JAVA基础整理-集合篇（一）

　　集合作为java的基础知识，本来感觉自己理解的很清楚了，但是在最近的一次面试中还是答得不尽如人意！再次做一下整理，以便加深理解以及随时查阅。

　　首先，java.util包中三个重要的接口及特点：List（列表）、Set（保证集合中元素唯一）、Map（维护多个key-value键值对，保证key唯一）。

　　集合框架体系如下图所示：

　图1

　　各个集合类型的区别与联系如下图：

图2

主要集合接口详解

Collection 接口
　　用于表示任何对象或元素组。想要尽可能以常规方式处理一组元素时，就使用这一接口。由Collection接口派生的两个接口是List和Set

List接口

　　　　Java中的List是对数组的有效扩展，它是这样一种结构，如果不使用泛型，它可以容纳任何类型的元素，如果使用泛型，那么它只能容纳泛型指定的类型的元素。和数组相比，List的容量是可以动态扩展的。

　　　　List中的元素是可以重复的，里面的元素是“有序”的，这里的“有序”，并不是排序的意思，而是说我们可以对某个元素在集合中的位置进行指定。

　　　　List中常用的集合对象包括：ArrayList、Vector和LinkedList，其中前两者是基于数组来进行存储，后者是基于链表进行存储。其中Vector是线程安全的，其余两个不是线程安全的。

　　　　List中是可以包括null的，即使是使用了泛型。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

ArrayList类
　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法 并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和 ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了 Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出 ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类
　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。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和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
　　Set 接口继承 Collection 接口，而且它不允许集合中存在重复项，每个具体的 Set 实现类依赖添加的对象的 equals()方法来检查独一性。Set接口没有引入新方法，所以Set就是一个Collection，只不过其行为不同。

　　Set可以大致分为两类：不排序Set和排序Set，不排序Set包括HashSet和LinkedHashSet，排序Set主要指TreeSet。其中HashSet和LinkedHashSet可以包含null。

Hash表
　　Hash表是一种数据结构，用来查找对象。Hash表为每个对象计算出一个整数，称为Hash Code(哈希码)。Hash表是个链接式列表的阵列。每个列表称为一个buckets(哈希表元)。对象位置的计算　index = HashCode % buckets (HashCode为对象哈希码，buckets为哈希表元总数)。
　　当你添加元素时，有时你会遇到已经填充了元素的哈希表元，这种情况称为Hash Collisions(哈希冲突)。这时，你必须判断该元素是否已经存在于该哈希表中。
如果哈希码是合理地随机分布的，并且哈希表元的数量足够大，那么哈希冲突的数量就会减少。同时，你也可以通过设定一个初始的哈希表元数量来更好地控制哈 希表的运行。初始哈希表元的数量为　buckets = size * 150% + 1 (size为预期元素的数量)。
如果哈希 表中的元素放得太满，就必须进行rehashing(再哈希)。再哈希使哈希表元数增倍，并将原有的对象重新导入新的哈希表元中，而原始的哈希表元被删 除。load factor(加载因子)决定何时要对哈希表进行再哈希。在Java编程语言中，加载因子默认值为0.75，默认哈希表元为101。

HashSet类
　　在更多情况下，优先使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率，添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多数系统类覆盖了 Object中缺省的hashCode()和equals()实现，但创建您自己的要添加到HashSet的类时，别忘了覆盖 hashCode()和equals()。
TreeSet类
　　TreeSet是支持排序的一种Set，它的父接口是SortedSet。所以，当您要从集合中以有序的方式插入和抽取元素时，TreeSet实现会有用处。
Map接口
　　Map接口不是Collection接口的继承。Map接口用于维护键/值对(key/value pairs)。该接口描述了从不重复的键到值的映射，和Set类似，Java中的Map也有两种：排序的和不排序的，不排序的包括HashMap、Hashtable和LinkedHashMap，排序的包括TreeMap。

HashMap类
　　在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。HashMap不是线程安全的，Hashtable是线程安全的，我们可以把HashMap看做是“简化”版的Hashtable

　　无论HashMap还是Hashtable，我们观察它的构造函数，就会发现它可以有两个参数：initialCapacity和loadFactor，默认情况下，initialCapacity等于16，loadFactor等于0.75。这和Hash表中可以存放的元素数目有关系，当元素数目超过initialCapacity*loadFactor时，会触发rehash方法，对hash表进行扩容。如果我们需要向其中插入过多元素，需要适当调整这两个参数。

TreeMap类
　　但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好，它不是线程安全的。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。这个TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。
LinkedHashMap类
　　LinkedHashMap扩展HashMap，以插入顺序将关键字/值对添加进链接哈希映像中。象LinkedHashSet一样，LinkedHashMap内部也采用双重链接式列表。
WeakHashMap类
　　WeakHashMap是Map的一个特殊实现，它使用WeakReference(弱引用)来存放哈希表关键字。使用这种方式时，当映射的键在 WeakHashMap 的外部不再被引用时，垃圾收集器会将它回收，但它将把到达该对象的弱引用纳入一个队列。WeakHashMap的运行将定期检查该队列，以便找出新到达的 弱应用。当一个弱引用到达该队列时，就表示关键字不再被任何人使用，并且它已经被收集起来。然后WeakHashMap便删除相关的映射。
IdentityHashMap类
　　IdentityHashMap也是Map的一个特殊实现。在这个类中，关键字的哈希码不应该由hashCode()方法来计算，而应该由 System.identityHashCode方法进行计算(即使已经重新定义了hashCode方法)。这是Object.hashCode根据对象 的内存地址来计算哈希码时使用的方法。另外，为了对各个对象进行比较，IdentityHashMap将使用==，而不使用equals方法。
换句话说，不同的关键字对象，即使它们的内容相同，也被视为不同的对象。IdentityHashMap类可以用于实现对象拓扑结构转换 (topology-PReserving object graph transformations)(比如实现对象的串行化或深度拷贝)，在进行转换时，需要一个“节点表”跟踪那些已经处理过的对象的引用。即使碰巧有对 象相等，“节点表”也不应视其相等。另一个应用是维护代理对象。比如，调试工具希望在程序调试期间维护每个对象的一个代理对象。
“IdentityHashMap类不是一般意义的Map实现！它的实现有意的违背了Map接口要求通过equals方法比较对象的约定。这个类仅使用在很少发生的需要强调等同性语义的情况。”

 参考文章：

http://jianshi-dlw.VEvb.com/blog/1179834

http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8122075

http://www.VEVb.com/wing011203/archive/2013/05/07/3066021.html