Java中Map, List, Set和Queue的区别和使用场景
1. Java集合类基本概念
在编程中，常常需要集中存放多个数据。从传统意义上讲，数组是我们的一个很好的选择，前提是我们事先已经明确知道我们将要保存的对象的数量。一旦在数组初始化时指定了这个数组长度，这个数组长度就是不可变的，如果我们需要保存一个可以动态增长的数据(在编译时无法确定具体的数量)，java的集合类就是一个很好的设计方案了。
集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。所以的集合类都位于java.util包下，后来为了处理多线程环境下的并发安全问题，java5还在java.util.concurrent包下提供了一些多线程支持的集合类。
在学习Java中的集合类的API、编程原理的时候，我们一定要明白，"集合"是一个很古老的数学概念，它远远早于Java的出现。从数学概念的角度来理解集合能帮助我们更好的理解编程中什么时候该使用什么类型的集合类。
Java容器类类库的用途是"保存对象"，并将其划分为两个不同的概念：
Collection和Map的区别在于容器中每个位置保存的元素个数:
1) Collection 每个位置只能保存一个元素(对象) 2) Map保存的是"键值对"，就像一个小型数据库。我们可以通过"键"找到该键对应的"值"
2. Java集合类架构层次关系
3. Java集合类的应用场景代码
学习了集合类的基本架构框架之后，我们接着来学习它们各自的应用场景、以及细节处的注意事项
0x1: Set
HashSet
result:
可以看到，如果两个对象通过equals()方法比较返回true，但这两个对象的hashCode()方法返回不同的hashCode值时，这将导致HashSet会把这两个对象保存在Hash表的不同位置，从而使对象可以添加成功，这就与Set集合的规则有些出入了。所以，我们要明确的是: equals()决定是否可以加入HashSet、而hashCode()决定存放的位置，它们两者必须同时满足才能允许一个新元素加入HashSet但是要注意的是: 如果两个对象的hashCode相同，但是它们的equlas返回值不同，HashSet会在这个位置用链式结构来保存多个对象。而HashSet访问集合元素时也是根据元素的HashCode值来快速定位的，这种链式结构会导致性能下降。
所以如果需要把某个类的对象保存到HashSet集合中，我们在重写这个类的equlas()方法和hashCode()方法时，应该尽量保证两个对象通过equals()方法比较返回true时，它们的hashCode()方法返回值也相等
LinkedHashSet
元素的顺序总是与添加顺序一致，同时要明白的是，LinkedHashSetTest是HashSet的子类，因此它不允许集合元素重复
TreeSet
与HashSet集合采用hash算法来决定元素的存储位置不同，TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素。TreeSet支持两种排序方式: 自然排序、定制排序1. 自然排序:
TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排序，即自然排序。如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则程序会抛出异常。
当把一个对象加入TreeSet集合中时，TreeSet会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与容器中的其他对象比较大小，然后根据红黑树结构找到它的存储位置。如果两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较相等，新对象将无法添加到TreeSet集合中(牢记Set是不允许重复的概念)。
注意: 当需要把一个对象放入TreeSet中，重写该对象对应类的equals()方法时，应该保证该方法与compareTo(Object obj)方法有一致的结果，即如果两个对象通过equals()方法比较返回true时，这两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较结果应该也为0(即相等)
看到这里，我们应该明白：
1) 对与Set来说，它定义了equals()为唯一性判断的标准，而对于到了具体的实现，HashSet、TreeSet来说，它们又会有自己特有的唯一性判断标准，只有同时满足了才能判定为唯一性 2) 我们在操作这些集合类的时候，对和唯一性判断有关的函数重写要重点关注
2. 定制排序
TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小，TreeSet将它们以升序排序。如果我们需要实现定制排序，则可以通过Comparator接口的帮助(类似PHP中的array_map回调处理函数的思想)。该接口里包含一个int compare(T o1， T o2)方法，该方法用于比较大小
看到这里，我们需要梳理一下关于排序的概念
1) equals、compareTo决定的是怎么比的问题，即用什么field进行大小比较 2) 自然排序、定制排序、Comparator决定的是谁大的问题，即按什么顺序(升序、降序)进行排序 它们的关注点是不同的，一定要注意区分
EnumSet
以上就是Set集合类的编程应用场景。那么应该怎样选择何时使用这些集合类呢？
0x2: List
ArrayList
如果一开始就知道ArrayList集合需要保存多少元素，则可以在创建它们时就指定initialCapacity大小，这样可以减少重新分配的次数，提供性能，ArrayList还提供了如下方法来重新分配Object[]数组
1) ensureCapacity(int minCapacity): 将ArrayList集合的Object[]数组长度增加minCapacity 2) trimToSize(): 调整ArrayList集合的Object[]数组长度为当前元素的个数。程序可以通过此方法来减少ArrayList集合对象占用的内存空间
Stack
注意Stack的后进先出的特点
LinkedList
从代码中我们可以看到，LinkedList同时表现出了双端队列、栈的用法。功能非常强大
0x3: Queue
PriorityQueue
PriorityQueue不允许插入null元素，它还需要对队列元素进行排序，PriorityQueue的元素有两种排序方式
1) 自然排序: 采用自然顺序的PriorityQueue集合中的元素对象都必须实现了Comparable接口，而且应该是同一个类的多个实例，否则可能导致ClassCastException异常 2) 定制排序 创建PriorityQueue队列时，传入一个Comparator对象，该对象负责对队列中的所有元素进行排序 关于自然排序、定制排序的原理和之前说的TreeSet类似
ArrayDeque
以上就是List集合类的编程应用场景。我们来梳理一下思路
我们之前说过，Collection接口继承了Iterable接口，也就是说，我们以上学习到的所有的Collection集合类都具有"可遍历性"
Iterable接口也是java集合框架的成员，它隐藏了各种Collection实现类的底层细节，向应用程序提供了遍历Collection集合元素的统一编程接口:
1) boolean hasNext(): 是否还有下一个未遍历过的元素 2) Object next(): 返回集合里的下一个元素 3) void remove(): 删除集合里上一次next方法返回的元素
iterator实现遍历:
从代码可以看出，iterator必须依附于Collection对象，若有一个iterator对象，必然有一个与之关联的Collection对象。
除了可以使用iterator接口迭代访问Collection集合里的元素之外，使用java5提供的foreach循环迭代访问集合元素更加便捷
foreach实现遍历:
除了Collection固有的iterator()方法，List还额外提供了一个listIterator()方法，该方法返回一个ListIterator对象，ListIterator接口继承了Iterator接口，提供了专门操作List的方法。ListIterator接口在Iterator接口的继承上增加了如下方法:
1) boolean hasPrevious(): 返回该迭代器关联的集合是否还有上一个元素 2) Object previous(): 返回该迭代器的上一个元素(向前迭代) 3) void add(): 在指定位置插入一个元素
ListIterator实现遍历:
0x4: Map
HashMap、Hashtable
当使用自定义类作为HashMap、Hashtable的key时，如果重写该类的equals(Object obj)和hashCode()方法，则应该保证两个方法的判断标准一致--当两个key通过equals()方法比较返回true时，两个key的hashCode()的返回值也应该相同
LinkedHashMap
Properties
Properties还可以把key-value对以XML文件的形式保存起来，也可以从XML文件中加载key-value对
TreeMap
从代码中可以看出，类似于TreeSet中判断两个元素是否相等的标准，TreeMap中判断两个key相等的标准是:
1) 两个key通过compareTo()方法返回0 2) equals()放回true
我们在重写这两个方法的时候一定要保证它们的逻辑关系一致。
再次强调一下:
Set和Map的关系十分密切，java源码就是先实现了HashMap、TreeMap等集合，然后通过包装一个所有的value都为null的Map集合实现了Set集合类
WeakHashMap
如果需要使用WeakHashMap的key来保留对象的弱引用，则不要让key所引用的对象具有任何强引用，否则将失去使用WeakHashMap的意义
IdentityHashMap
EnumMap
与创建普通Map有所区别的是，创建EnumMap是必须指定一个枚举类，从而将该EnumMap和指定枚举类关联起来
以上就是Map集合类的编程应用场景。我们来梳理一下思路
1) HashMap和Hashtable的效率大致相同，因为它们的实现机制几乎完全一样。但HashMap通常比Hashtable要快一点，因为Hashtable需要额外的线程同步控制 2) TreeMap通常比HashMap、Hashtable要慢(尤其是在插入、删除key-value对时更慢)，因为TreeMap底层采用红黑树来管理key-value对 3) 使用TreeMap的一个好处就是： TreeMap中的key-value对总是处于有序状态，无须专门进行排序操作