Java常见的几种集合类

一、前言

集合类是Java数据结构的实现。它是java.util包中的重要内容，允许以各种方式将元素分组，并定义了各种使这些元素更容易操作的方法。

二、Java集合类框架图

三、Java集合类型

Java集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），另一种是图（Map）。

一、Collection接口

Collction接口有三种类型，分别是List，Set和Queue；
List常用的实现类ArrayList、LinkedList、Vector；
Set常用的实现类TreeSet、HashSet、LinkedHashSet；

1.List

List接口扩展自Collection,它可以定义一个允许重复的有序集合，用数组存储元素，可以插入多个null元素，同时它增加了面向位置的操作，允许在指定位置上操作元素，也就是建立了索引，可以用for进行循环遍历。

1.1ArrayList

ArrayList用数组存储元素，数组容量可动态扩建，如果元素个数超过了数组的容量，会自动进行扩容（扩容机制原理）；
ArrayList是线程不安全的集合（ArrayList线程不安全底层原理）；

1.2LinkedList

LinkedList用链表存储元素，链表和数组最大的区别在于它们对元素的存储方式的不同，导致它们在对数据进行操作时，效率也会不同；
PS：数组元素增删慢，查找快，而链表却相反，增删快，查找慢（数组连续内存空间，查找速度快，增删慢；链表充分利用了内存，存储空间是不连续的，首尾存储上下一个节点的信息，所以寻址麻烦，查找速度慢，但是增删快）；数组和链表的区别

1.3Vector

Vector用数组存储元素，容量能够动态的增长，它的很多实现方法都加入了同步语句，因此是线程相对安全的；（Vector是相对安全的线程）

2.Set

Set接口扩展子Collection，它是不允许存储重复元素的无序集合，只允许一个null元素，不具备索引，因此不可以用普通for循环遍历（可以用强for循环和迭代器）底层数据结构采用的是哈希表
PS：这里的无序指的是存入和取出的顺序不一致，取出的时候会根据存入数据的属性进行排序
哈希表=数组+链表（如果链表长度超过8，自动转换为红黑树）

2.1TreeSet

TreeSet扩展自AbstractSet，它是一个有序的Set集合，通过TreeMap实现（TreeSet的实现）

2.2HashSet

HashSet是一个用于实现Set接口的具体类，通过散列法的机制来存储信息，元素并没有以某种特定顺序存放，底层是HashMap；

2.3LinkedHashSet

LinkedHashSet是用一个链表来扩展HashSet类，以元素插入的顺序来维护集合的链表，允许以插入的顺序在集合中迭代，底层是HashMap；

二、Map接口

Map接口有两种类型，分别是HashMap和TreeMap；
常用的实现类有HashMap、LinkedHashMap、TreeMap；

1.HashMap

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现的双列的无序集合，元素以key-values形式存储，它根据键的hashCode值存储数据，根据键可以获取值，具有很快的访问速度，同时，key不可以重复，因此最多只允许一条记录的key为null，底层数据结构是哈希表（HashMap底层原理）；

1.1LinkedHashMap

LinkedHashMap继承自HashMap，它主要是用链表实现来扩展HashMap类，因此它是有序的HashMap（LinkedHashMap底层原理）；

2.TreeMap

TreeMap基于红黑树数据结构的实现，实现SortMap，能够把它保存的记录根据键排序，也可以指定排序的比较器（键值使用Comparable或Comparator接口来排序），当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的，同时不允许key值为空，非同步的；

四、集合类型的线程安全性

线程安全的集合：Vector、Hashtable；
线程不安全的集合：ArrayList、TreeSet、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap、TreeMap；
PS：高并发的情况下，使用线程不安全的集合，容易抛出ConcurrentModificationException异常；

一、如何解决集合的线程不安全问题；

java中的JUC为我们提供了一些解决并发问题的工具类；
ArrayList转换为线程安全的类，使用：CopyOnWriteArrayList（实现线程安全的原理）；
Set转换为线程安全的类，使用：CopyOnWriteArraySet（实现线程安全的原理）；
Map转换为线程安全的类，使用： ConcurrentHashMap（实现线程安全的原理）；
PS：也可以使用Arrays、Collections集合工具类；

五、Java的多线程和锁机制

参考：Java的多线程和锁机制

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