[01] Collection和Map

0、写在前面的话

集合是Java的API中非常重要的概念，用来存储多个数据，并实现了不同的数据结构。

Java集合框架中常见的有三大接口：

Collection
Map
Iterator

1、Collection

Collection接口是最基本的集合接口，和Map最主要的不同在于，它每次存储的是单个元素，而Map则存储的是键值对。

其下两大常用接口List和Set，还有个用得比较少的Queue：

List 有序的集合，元素有序存入
Set 无重复的集合，即存入的元素不重复
Queue 队列，JDK1.5新增，实现了先进先出的存储结构

1.1 List

List接口是泛型接口，并继承自Collection接口，并扩展出属于自己的方法。元素都是与索引有关系，因此扩展的方法也基本与索引有关：

add(int index, E)
...

1.1.1 ArrayList

ArrayList称之为数据列表，其底层采用的是数据方式的存储，它允许任何规则的元素存储，甚至包括null。

其默认初始容量为10（底层为数组），每次新增元素时，都要进行容量检查，如若超过容量则自动扩容为原来的1.5倍。

public boolean add(E e) {

    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!

    elementData[size++] = e;

    return true;

}

public void ensureCapacity(int minCapacity) {

    modCount++;

    int oldCapacity = elementData.length;

    if (minCapacity > oldCapacity) {

        Object oldData[] = elementData;

        int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;

        if (newCapacity < minCapacity)

            newCapacity = minCapacity;

        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

    }

}

public boolean add(E e) {

    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!

    elementData[size++] = e;

    return true;

public void ensureCapacity(int minCapacity) {

    modCount++;

    int oldCapacity = elementData.length;

    if (minCapacity > oldCapacity) {

        Object oldData[] = elementData;

        int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;

        if (newCapacity < minCapacity)

            newCapacity = minCapacity;

        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

1.1.2 LinkedList

和ArrayList不同的在于，LinkedList底层不再是动态数组，而是实现了“链表”的数据结构，每个节点上存放数据信息，也因此拓展了一些方法：

addFirst(E element)
addLast(E element)
...

同时也因链表的数据接口，其访问不再具有随机性，查找元素无法像ArrayList通过索引来到达，而必须遍历访问。

链表的特点可以轻松地进行插入和删除操作，因为只需要移动指针，相反ArrayList比较麻烦，需要移动数据；但是在查找元素上LinkedList不如ArrayList。

1.1.3 Vector

Vector和ArrayList基本相似，不同的在于Vector是同步的，即它是线程安全的动态数组，而ArrayList是线程异步的，是不安全的。

1.2 Set

Set接口继承自Collection接口，其特点是内部元素不重复，且是无序的，即Set中的元素是没有索引的。

Set中对于元素是否重复的判定是通过equals方法来进行比较的，所以往往我们在使用Set时要考虑重写equals方法，另外要注意的是，一旦重写equals方法，一定要同时重写hashCode方法。

1.2.1 HashSet

HashSet查询速度快，其底层是哈希码值hashCode，也因此它不保证Set迭代的顺序。

1.2.2 TreeSet

HashSet不保证元素的顺序，但是TreeSet是可以实现内部元素排序的，但是要求内部元素必须实现Comparable接口，以规定排序的规则。

2、Map

Map和Collection接口不同的在于，其存储的内容是以键值对的形式存在的。所谓键值对，即 key:value 形式，键即你存值的编号，值即存放的数据，显然，如此的存储方式要求key值唯一，不得重复，一旦重复，那么数据会进行覆盖。

常用方法：

put(K key, V value)
get(Object key)
...

Map类型的遍历，往往通过keySet()方法，返回其key值的集合，再通过key值获取对应的数据。

2.1 HashMap

较常用的Map集合类，key值通过hashCode和equals保证元素的唯一性，但数据是无序的。

2.2 TreeMap

在保证key值不重复的情况下，还可以对value数据进行排序。TreeMap的排序是根据key值来进行的，key值必须实现Comparable接口，即compareTo方法。

2.3 Hashtable

HashMap和Hashtable都实现了Map接口，用法也几乎相同，不同在于：

Hashtable自JDK1.0开始，线程安全，效率低，不允许null作为键或值
HashMap线程不安全，效率高，非同步，null既可以作为键，也可以作为值

2.4 Properties

Properties类是Hashtable类的子类，所以也间接地实现了Map接口。在实际应用中，常使用Properties类对属性文件进行处理：

load(InputStream in)
getProperty(String key)

3、一张图

4、参考链接

Java提高篇（二十）集合大家族