JAVA集合框架

java集合框架（Java collection Framework），又被称为容器（container），是定义在java.util包下的一组接口（interface）和其实现类（classes），作用是存储数据。
其主要表现为将多个元素element置于一个单元中，用于对这些元素进行快速、便捷的存储store、检索retrieve、管理manipulate，即平时我们俗称的增删查改CRUD。

类和接口总览

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集合框架要设计成需要满足以下几个目标：

  • 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组、链表、树、哈希表）的实现也必须是高效的。
  • 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，，具有高度的互操作性。
  • 对一个集合的扩展和适应都必须是简单的。
    因此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，例如：LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap等。
    通过集合框架图可知，集合框架都包含接口、实现类和算法 。
    接口： 是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象。接口允许我们操作集合时不必关注具体实现，从而达到“多态”。在面向对象编程中，接口通常用来形成规范。
    实现（类）： 实际是接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复利用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashMap、HashSet。
    算法： 是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算。例如：搜索和排序，这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以再相似的接口上有着不同的实现。
    除了集合，该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键值对，尽管Map不是集合，但是它们完全整合在集合中。
    java集合框架位于java.util包中， 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。
集合的特点

集合主要有以下两个特点：

  • 对象封装数据，对象多了也需要存储，集合用于存储对象。
  • 对于对象个数确定的可以使用数组存储，对于对象个数不确定的可以使用集合存储，因为集合是可变长度的。
集合和数组的区别
  • 数组的长度是固定的；集合的长度是可变的；
  • 数据可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型；
  • 数组中存储的元素必须是同一个数据类型；集合中存储的对象可以是不同数据类型的。

数据结构： 就是集合中存储数据的方式。
对于集合容器，有很多种，因为每一个的容器的自身特点不同，其原理在于每一个容器内部的数据结构不同。

使用集合框架的好处
  1. 容量自增长；
  2. 提供了高性能的数据结构和算法，使编码更轻松，提高了程序的速度和质量；
  3. 允许不同API之间相互操作，API之间可以来回传递集合；
  4. 可以更方便的扩展和修改集合，提高了代码的复用性和操作性；
  5. 通过使用JDK自带的集合类，可以降低代码的维护和学习新API的成本。

集合接口

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Set和List的区别

*Set接口里存储的是无序的、不重复的数据。List接口实例存储的是有序的、可以重复的元素。

  • Set检索效率低下，删除和插入效率高，且插入和删除不会引起元素位置改变。<实现类有HashSet、TreeSet>
  • List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变。<实现类有LinkedList，ArrayList，Vector，Stack>

集合实现类（集合类）

LinkedList
该类实现了List接口，允许有null（空）元素，类似于一个双向循环链表。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。LinkedList 查找效率低。
ArrayList
该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。
Vector
也类似于一个数组。
Stack
栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。

List<Integer> list1 = new LinkedList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();

HashSet
该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。
TreeSet
该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。
HashMap
HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据（哈希桶），具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。
TreeMap
继承了AbstractMap，并且使用一颗树（红黑树）。
HashTable
也是基于数组+链表形成的，数组是HashMap的主体，链表主要是为了解决哈希冲突而存在的。

哪些集合类是线程安全的
  • HashTable：全部方法都是基于synchronized加锁实现的，虽然实现了线程安全，但是效率会比较低。
  • Vector：比ArrayList多了一个同步机制，保证了线程安全，但是效率较低，不建议使用。
  • Stack：堆栈类，所有元素都是先进后出。
  • concurrentHashMap：不属于map集合类，但是是HashMap线程安全的一种，支持很多场景下的并发操作。