Java基础知识--集合Collections

原文：https://blog.csdn.net/lvhaoguang0/article/details/81202665
原文：https://blog.csdn.net/pengkv/article/details/37725373

Collections的子类:

List:

1.可以允许重复的对象。
2.可以插入多个null元素。
3.是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。
4.常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList 最为流行，它提供了使用索引的随意访问，而 LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。

ArrayList:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程不安全，效率高。

Vector:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程安全，效率低。
Vector相对ArrayList查询慢(线程安全的)
Vector相对LinkedList增删慢(数组结构)

LinkedList:
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
线程不安全，效率高。

ArrayList和LinkedList的大致区别如下:
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
共同点:都是线程不安全的

Vector & ArrayList
1. Vector的方法都是同步的(Synchronized),是线程安全的(thread-safe)，而ArrayList的方法不是，由于线程的同步必然要影响性能，因此,ArrayList的性能比Vector好。
2.当Vector或ArrayList中的元素超过它的初始大小时,Vector会将它的容量翻倍,而ArrayList只增加50%的大小，这样，ArrayList就有利于节约内存空间。
共同点:都是数组实现的

List有三个儿子，到底使用谁呢?
查询多用ArrayList
增删多用LinkedList
如果都多ArrayList

Set

1.不允许重复对象
2. 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
3. 只允许一个 null 元素
4.Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。最流行的是基HashMap 实现的 HashSet；TreeSet 还实现了SortedSet接口，因此TreeSet是一个根据其compare()和compareTo()的定义进行排序的有序容器。

LinkedHasHSet
怎么存怎么取,因为是HashSet的子类所以也是保证元素唯一的。
HashSet
存储是没有顺序的,并不是怎么存储就是怎么获取的。存储对象,保证元素唯一,需要重写HashCode和equals()方法。
TreeSet
不仅可以保证元素唯一、还可以对元素进行排序

LinkedHashSet 与 HashSet 的区别:
LinkedHashSet是不安全的、线程不同步的、可保证元素唯一、但是是集合中唯一一个有序的(怎么存就怎么取)
HashSet 也是不安全的、线程不同步的、无序的、可保证元素唯一

Map

1.Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口。
2.Map 的每个 Entry 都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map 可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的。
3. TreeMap 也通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
4. Map 里你可以拥有随意个 null 值但最多只能有一个 null 键。
5.Map 接口最流行的几个实现类是 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable 和 TreeMap。（HashMap、TreeMap最常用）

Map接口常用的子类:
HashMap：无序存放,新的操作类,key不允许重复，HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;
Hahtable：无序存放,旧的操作类,key不允许重复

LinkedHashMap：LinkedHashMap是HashMap的子类，但是内部维持了一个双向链表,可以保持顺序（有个head和tail的引用，用于连接上一个和下一个node，所以put进去什么顺序，get就什么顺序）

TreeMap：可以排序的Map集合,按集合的key排序,key不允许重复

WeakHashMap：弱引用的Map集合,清除集合中不再使用的内容,使用gc进行回收
IndentityHashMap：key可以重复的Map集合

ConcurrentHashMap：Hashtable的线程安全性 + HashMap的高性能。在使用ConcurrentHashMap处理的时候，既可以保证多个线程更新数据的同步，又可以保证很高效的查询速度。ConcurrentHashMap不允许key和value为null。
高性能：
(1)数据更新的时候只锁对应区域(桶)，而其他区域的访问不受影响；
(2)在锁的区域使用读写锁，读异步而写同步，即便在同一个桶中，数据读取依然不受影响。

使用ConcurrentHashMap
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Map<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put(1, “A”);
map.put(1, “A+”);
map.put(3, “C”);
map.put(2, “B”);
System.out.println(map);
}
}

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HashMap和Hashtable的区别

HashMap几乎可以等价于Hashtable，除了HashMap是非synchronized的，并可以接受null(HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行)。
HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，这意味着Hashtable是线程安全的，多个线程可以共享一个Hashtable；而如果没有正确的同步的话，多个线程是不能共享HashMap的。Java 5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的扩展性更好。
另一个区别是HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。但这并不是一个一定发生的行为，要看JVM。这条同样也是Enumeration和Iterator的区别。
由于Hashtable是线程安全的也是synchronized，所以在单线程环境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步，只需要单一线程，那么使用HashMap性能要好过Hashtable。
HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的。

面试题：

什么场景下使用list，set，map呢？（或者会问为什么这里要用list、set、map，这里回答它们的优缺点就可以了）
答：
如果你经常会使用索引来对容器中的元素进行访问，那么 List 是你的正确的选择。如果你已经知道索引了的话，那么 List 的实现类比如 ArrayList 可以提供更快速的访问,如果经常添加删除元素的，那么肯定要选择LinkedList。
如果你想容器中的元素能够按照它们插入的次序进行有序存储，那么还是 List，因为 List 是一个有序容器，它按照插入顺序进行存储。
如果你想保证插入元素的唯一性，也就是你不想有重复值的出现，那么可以选择一个 Set 的实现类，比如 HashSet、LinkedHashSet 或者 TreeSet。所有 Set 的实现类都遵循了统一约束比如唯一性，而且还提供了额外的特性比如 TreeSet 还是一个 SortedSet，所有存储于 TreeSet 中的元素可以使用 Java 里的 Comparator 或者 Comparable 进行排序。LinkedHashSet 也按照元素的插入顺序对它们进行存储。
如果你以键和值的形式进行数据存储那么 Map 是你正确的选择。你可以根据你的后续需要从 Hashtable、HashMap、TreeMap 中进行选择。

线程安全性

线程安全：就是当多线程访问时，采用了加锁的机制；即当一个线程访问该类的某个数据时，会对这个数据进行保护，其他线程不能对其访问，直到该线程读取完之后，其他线程才可以使用。防止出现数据不一致或者数据被污染的情况。
线程不安全：就是不提供数据访问时的数据保护，多个线程能够同时操作某个数据，从而出现数据不一致或者数据污染的情况。
对于线程不安全的问题，一般会使用synchronized关键字加锁同步控制。
线程安全工作原理： jvm中有一个main memory对象，每一个线程也有自己的working memory，一个线程对于一个变量variable进行操作的时候，都需要在自己的working memory里创建一个copy,操作完之后再写入main memory。当多个线程操作同一个变量variable，就可能出现不可预知的结果。
而用synchronized的关键是建立一个监控monitor，这个monitor可以是要修改的变量，也可以是其他自己认为合适的对象(方法)，然后通过给这个monitor加锁来实现线程安全，每个线程在获得这个锁之后，要执行完加载load到working memory 到 use && 指派assign 到存储store 再到 main memory的过程。才会释放它得到的锁。这样就实现了所谓的线程安全。

线程安全
Vector、HashTable、ConcurrentHashMap
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