前言

Java集合是java提供的工具包，包含了常用的数据结构：集合、链表、队列、栈、数组、映射等。Java集合工具包位置是java.util.*

Java集合主要可以划分为4个部分：List列表、Set集合、Map映射、工具类(Iterator迭代器、Enumeration枚举类、Arrays和Collections)

Java集合工具包框架图(如下)：

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正文

看上面的框架图，先抓住它的主干，即Collection和Map。

Collection接口、子接口以及实现类

Collection接口

  • 是List、Set和Queue接口的父接口
  • 定义了可用于操作List、Set和Queue的方法-增删改查

Collection接口​​API​​中定义的方法如下：

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List接口

  • List是元素有序并且可以重复的集合，被称为序列
  • List可以精确的控制每个元素的插入位置，或删除某个位置元素
  • List接口的常用子类：
    ArrayList
    LinkedList
    Vector
    Stack
    下图是List的JDK源码UML图。

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Set接口

  • Set接口中不能加入重复元素，无序
  • Set接口常用子类：
    散列存放：HashSet
    有序存放：TreeSet
    下图是Set的JDK源码UML图。

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Map和HashMap

Map接口

  • Map提供了一种映射关系，其中的元素是以键值对（key-value）的形式存储的，能够实现根据key快速查找value
  • Map中的键值对以Entry类型的对象实例形式存在
  • 键（key值）不可重复，value值可以
  • 每个建最多只能映射到一个值
  • Map接口提供了分别返回key值集合、value值集合以及Entry（键值对）集合的方法
  • Map支持泛型，形式如：Map<k,v>

HashMap类

  • HashMap是Map的一个重要实现类，也是最常用，基于哈希表实现
  • HashMap中的Entry对象是无序排列的
  • Key值和Value值都可以为null,但是一个HashMap只能有一个key值为null的映射（key值不可重复）

下图是Map的JDK源码UML图

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Comparable和Comparator

Comparable接口——可比较的

  • 实现该接口表示：这个类的实例可以比较大小，可以进行自然排序
  • 定义了默认的比较规则
  • 其实现类需要实现compareTo()方法
  • compareTo()方法返回正数表示大，负数表示小0表示相等

Comparator接口——比较工具接口

  • 用于定义临时比较规则，而不是默认比较规则
  • 其实现类需要实现compare()方法
  • Comparable和Comparator都是Java集合框架的成员

Iterator接口

  2. 集合输出的标准操作
    标准做法，使用Iterator接口
  3. 操作原理：
    Iterator是专门的迭代输出接口，迭代输出就是将元素一个个进行判断，判断其是否有内容，如果有内容则把内容取出。
总结

下面针对各个实现类的特点做一些说明：

(1) HashMap：它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

(2) Hashtable：Hashtable是遗留类，很多映射的常用功能与HashMap类似，不同的是它承自Dictionary类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写Hashtable，并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。

(3) LinkedHashMap：LinkedHashMap是HashMap的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。

(4) TreeMap：TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。在使用TreeMap时，key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常。

对于上述四种Map类型的类，要求映射中的key是不可变对象。不可变对象是该对象在创建后它的哈希值不会被改变。如果对象的哈希值发生变化，Map对象很可能就定位不到映射的位置了。

通过上面的比较，我们知道了HashMap是Java的Map家族中一个普通成员，鉴于它可以满足大多数场景的使用条件，所以是使用频度最高的一个。下文我们主要结合源码，从存储结构、常用方法分析、扩容以及安全性等方面深入讲解HashMap的工作原理。

集合的作用

  • 在类的内部，对数据进行组织；
  • 简单而快速的搜索大数量的条目；
  • 有的集合接口，提供了一系列排列有序的元素，并且可以在序列中间快速的插入或者删除有关元素；
  • 有的集合接口，提供了映射关系，可以通过关键字（key）去快速查找对应的唯一对象，而这个关键字额可以是任意类型。

与数组的对比—————为何选择集合而不是数组

  • 数组的长度固定，集合长度可变
  • 数组只能通过下标访问元素，类型固定，而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象。

整理的集合框架思维导图

个人整理的Java集合框架思维导图，动态维护。导出的图片无法查看备注的一些信息，所以需要源文件的童鞋可以关注我个人的公众号，回复Java集合框架即可获取源文件。

集合总体大纲_java