Java集合框架总述（java.util包）

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1. java.util中collection集合

java.util下的集合框架主要基于Collection接口，它是最基本的集合接口，定义了集合的基本操作。Collection接口继承了Iterable接口，说明Collection的子类都可以实现遍历操作，通过Iterable接口中的 Iterator<T> iterator() 方法可返回一个Iterator（迭代器）进行遍历，通常用法如下：

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Iterator it = collection.iterator(); // 获取集合的迭代器
while(it.hasNext()) { // 集合中是否还有元素
    Object obj = it.next(); // 返回下一个元素
}

此外，java 8新增了forEach方法，也可实现遍历操作。

java.util中collection集合框架图

Collection接口下的子接口主要有：List（序列）、Set（集）和Queue（队列）。
List的特点是元素有序、可重复的，其实现的常用集合类有ArrayList、LinkedList、Vector和Stack。

  • ArrayList：基于数组实现，线程不安全。查找快，增删慢。
  • LinkedList：基于链表实现，线程不安全。增删快，查找慢。
  • Vector：基于数组实现，线程安全。底层实现类似于ArrayList，区别是内部很多方法使用synchronized关键字来实现线程安全，效率低于ArrayList。不建议使用。
  • Stack：继承于Vector，实现了“栈”结构（LIFO，后进先出）。基于数组实现，线程安全。亦可通过ArrayDeque或LinkedList来实现“栈”结构。不建议使用。

Set的特点是元素无序、不可重复的，其实现的常用集合类有HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。

  • HashSet：底层其实是固定value的HashMap。元素无序、线程不安全、不可重复、值可允许为Null。
  • LinkedHashSet：继承于HashSet，基于LinkedHashMap实现，使用链表来维护元素顺序。元素有序、线程不安全、不可重复、值可允许为Null。因为通过链表维护元素顺序，故而LinkedHashSet相较于HashSet在插入时性能稍逊而迭代访问时性能较好。
  • TreeSet：是SortedSet接口的实现类，基于TreeMap实现，可以确保集合中元素处于排序状态，它支持自然排序（默认）和定制排序（Comparator）。

Queue的特点是元素有序、可重复的，其实现的常用集合类有PriorityQueue、ArrayDeque和LinkedList。

  • PriorityQueue：一种基于优先级堆的极大优先级队列（基于数组的完全二叉树），是一个比较标准的队列实现类（FIFO，先进先出），区别于标准队列的地方是PriorityQueue是按照队列元素大小重新排序，而非入队顺序。它能保证每次取出的都是队列中权值最小的元素，其中默认排序为自然顺序排序（即升序排序），亦可通过Comparator来自定义排序方式。它不允许Null、可重复、线程不安全。
  • ArrayDeque：是Deque（双端队列，支持同时从两端添加或移除元素，亦可作LIFO队列（栈））接口的实现类 + 基于数组实现 = 基于循环数组实现的双端队列。查找快，增删慢，线程不安全。ArrayDeque可作栈来使用，效率高于Stack；亦可作队列使用，相对LinkedList更高效。
  • LinkedList：既实现了List接口，也实现了Deque接口，具备List、队列和栈的特性。

2. java.util中map集合

java.util中collection集合框架图

java.util下的Map主要特点是键值对的形式，一个key对应一个value，且key不可重复。其常用实现类有HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、HashTable和weakHashMap等。

  • HashMap：jdk1.6/1.7采用位桶+链表实现，jdk1.8采用位桶+链表+红黑树实现。它允许key和value为Null，key不可重复，线程不安全，不保证key有序。
  • LinkedHashMap：是HashMap的子类，内部维护了一个双向链表，保存了记录的插入顺序。LinkedHashMap的遍历速度和实际数据有关，而HashMap是和容量有关。
  • TreeMap：是SortedMap接口的实现类，能够按key进行排序，它支持自然排序（默认）和定制排序（Comparator）。
  • HashTable：继承了Dictionary抽象类，与HashMap类似。不允许key或value为Null，线程安全（各个方法上增加synchronize关键字）。因为专门适用多线程场景的ConcurrentHashMap，故而不建议使用HashTable。
  • weakHashMap：和HashMap类似。它的键是“弱键”，key和value都可以是Null。它的特点是：当除了自身有对key引用外，此key没有其他引用情况，会在下次进行增删改查操作时丢弃该键值对，使该键被回收，节约内存，适用于需要缓存的场景。
  • EnumMap：专门为枚举类型定做的Map实现，它只能接收同一枚举类型的实例作为键值。它使用数组来存放与枚举类型对应的值，这种实现非常高效。不允许key为Null，但允许value为Null。
  • IdentityHashMap：利用Hash表来实现Map接口。它允许key重复，但是key必须是两个不同的对象。与HashMap不同的是，它重写了hashCode方法不是使用Object.hashCode()，而是System.identityHashCode()方法（根据对象在内存中的地址计算出来的一个数值）。

3. java.util.concurrent中集合

To be continued…

参考资料


[1] Java：集合，Collection接口框架图. https://www.cnblogs.com/nayitian/p/3266090.html.
[2] 浅谈WeakHashMap. http://www.importnew.com/23182.html.
[3] Java枚举（enum）详解：Java声明枚举类型、枚举（enum）类、EnumMap 与 EnumSet. http://c.biancheng.net/view/1100.html