Java基础6：集合框架学习总结
一、常识
1、定义：面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的容器。
2、数组和集合的区别：数组可以存储基本数据类型和对象，但长度是固定的，只能存储相同类型数据；集合只能存储对象,但长度是可变的，且可以存储不同类型的对象。
二、Java集合框架简介
三、Collection接口
java.util.Collection接口是处理对象集合的根接口，其中定义了很多对元素进行操作的方法，AbstractCollection是提供Collection部分实现的抽象类。下图展示了Collection接口中的全部方法。
其中，有几个比较常用的方法，比如方法add()添加一个元素到集合中，addAll()将指定集合中的所有元素添加到集合中，contains()方法检测集合中是否包含指定的元素，toArray()方法返回一个表示集合的数组。Collection接口有三个子接口List、Set和Queue，下面详细介绍：
List<String> list2 = new LinkedList<String>();// 利用LinkedList类实例化List集合
LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
在学习数据结构的时候，我们知道链表和数组的最大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不同操作时的效率不同，同样，ArrayList与LinkedList也是如此，实际使用中我们需要根据特定的需求选用合适的类，如果除了在末尾外不能在其他位置插入或者删除元素，那么ArrayList效率更高，如果需要经常插入或者删除元素，就选择LinkedList。
③Vector
java.util.Vector可实现自动增长的对象数组，其父类是是提供List部分实现的抽象类AbstratList。创建了一个向量类的对象后，可以往其中随意插入不同类型的对象，即不需顾及类型也不需预先选定向量的容量，并可以方便地进行查找。对于预先不知或者不愿预先定义数组大小，并且需要频繁地进行查找，插入，删除工作的情况，可以考虑使用向量类。
Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢
*：存储空间扩容方面：Vector增长原来的一倍，ArrayList增加原来的0.5倍。
2.Set（集）
Set接口扩展自Collection，它与List的不同之处在于，规定Set的实例不能包含重复且无序的元素。在一个规则集内，一定不存在两个相等的元素。AbstractSet是一个实现Set接口的抽象类，Set接口有三个具体实现类，分别是散列集HashSet、链式散列集LinkedHashSet和树形集TreeSet。具体请百度。
3.Queue
队列是一种先进先出的数据结构，元素在队列末尾添加，在队列头部删除。Queue接口扩展自Collection，并提供插入、提取、检验等操作。
上图中，方法offer表示向队列添加一个元素，poll()与remove()方法都是移除队列头部的元素，两者的区别在于如果队列为空，那么poll()返回的是null，而remove()会抛出一个异常。方法element()与peek()主要是获取头部元素，不删除。
接口Deque，是一个扩展自Queue的双端队列，它支持在两端插入和删除元素，因为LinkedList类实现了Deque接口，所以通常我们可以使用LinkedList来创建一个队列。PriorityQueue类实现了一个优先队列，优先队列中元素被赋予优先级，拥有高优先级的先被删除。
4、集合的输出
——4种常见的输出方式
——Iterator： 迭代输出，使用最多的输出方式
——ListIterator： Iterator的子接口，专门用于输出List中的内容
——Enumeration
——for each
在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素，因为会发生ConcurrentModificationException异常。
所以，在迭代器时，只能用迭代器的方法操作元素，可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，取出，删除的操作，如果想要其他的操作如添加，修改等，就需要使用其子接口，ListIterator。该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。
5、集合工具类
Collections是集合框架中的工具类，里面定义的都是静态方法。提供的方法中有可以对list集合进行排序，逆转顺序，二分查找等方法。
通常常用的集合都是线程不安全的，因为要提高效率。如果多线程操作这些集合时，可以通过该工具类中的同步方法，将线程不安全的集合，转换成安全的。
Collections和Collection有什么区别？
①Collection是集合框架中的一个顶层接口，它里面定义了集合的共性方法。
它有两个常用的子接口：
List：对元素都有定义索引，有序，可以重复元素。
Set：无序，不可以重复元素。
②Collections是集合框架中的工具类，里面定义的都是静态方法，可以对集合进行排序、逆转顺序等等。
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现，继承自AbstractMap，AbstractMap是部分实现Map接口的抽象类。在平时的开发中，HashMap的使用还是比较多的。我们知道ArrayList主要是用数组来存储元素的，LinkedList是用链表来存储的，那么HashMap的实现原理是什么呢？先看下面这张图：
2.LinkedHashMap
LinkedHashMap继承自HashMap，它主要是用链表实现来扩展HashMap类，HashMap中条目是没有顺序的，但是在LinkedHashMap中元素既可以按照它们插入图的顺序排序，也可以按它们最后一次被访问的顺序排序。
3.TreeMap
TreeMap基于红黑树数据结构的实现，键值可以使用Comparable或Comparator接口来排序。TreeMap继承自AbstractMap，同时实现了接口NavigableMap，而接口NavigableMap则继承自SortedMap。SortedMap是Map的子接口，使用它可以确保图中的条目是排好序的。
在实际使用中，如果更新图时不需要保持图中元素的顺序，就使用HashMap，如果需要保持图中元素的插入顺序或者访问顺序，就使用LinkedHashMap，如果需要使图按照键值排序，就使用TreeMap。
五、其它集合类
上面主要对Java集合框架作了详细的介绍，包括Collection和Map两个接口及它们的抽象类和常用的具体实现类，下面主要介绍一下其它几个特殊的集合类，Vector、Stack、HashTable、ConcurrentHashMap以及CopyOnWriteArrayList。
1.Vector
前面我们已经提到，Java设计者们在对之前的容器类进行重新设计时保留了一些数据结构，其中就有Vector。用法上，Vector与ArrayList基本一致，不同之处在于Vector使用了关键字synchronized将访问和修改向量的方法都变成同步的了，所以对于不需要同步的应用程序来说，类ArrayList比类Vector更高效。
2.Stack
Stack，栈类，是Java2之前引入的，继承自类Vector。
3.HashTable
HashTable和前面介绍的HashMap很类似，它也是一个散列表，存储的内容是键值对映射，不同之处在于，HashTable是继承自Dictionary的，HashTable中的函数都是同步的，这意味着它也是线程安全的，另外，HashTable中key和value都不可以为null。
上面的三个集合类都是在Java2之前推出的容器类，可以看到，尽管在使用中效率比较低，但是它们都是线程安全的。下面介绍两个特殊的集合类。
4.ConcurrentHashMap
Concurrent，并发，从名字就可以看出来ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全版。同HashMap相比，ConcurrentHashMap不仅保证了访问的线程安全性，而且在效率上与HashTable相比，也有较大的提高。
5.CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList，是一个线程安全的List接口的实现，它使用了ReentrantLock锁来保证在并发情况下提供高性能的并发读取。
六、总结
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Java集合框架主要包括Collection和Map两种类型。其中Collection又有3种子类型，分别是List、Set、Queue。Map中存储的主要是键值对映射。
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规则集Set中存储的是不重复的元素，线性表中存储可以包括重复的元素，Queue队列描述的是先进先出的数据结构，可以用LinkedList来实现队列。
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效率上，规则集比线性表更高效。
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ArrayList主要是用数组来存储元素，LinkedList主要是用链表来存储元素，HashMap的底层实现主要是借助数组+链表+红黑树来实现。
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Vector、HashTable等集合类效率比较低但都是线程安全的。包java.util.concurrent下包含了大量线程安全的集合类，效率上有较大提升。