java中的集合List，Set，Map

Collection

集合包含Collection和map接口，Collection又由两个子接口List和Set构成，每个子接口又有自己不同的实现类。

List接口（有序，值可重复）

List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引来访问List中的元素，类似数组。List允许有相同的元素。

实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector。

ArrayList类：是最常用的List实现类，它实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。

ArrayList(可以理解成动态数组)

• add:添加单个元素

• remove:删除指定元素

• contains:查找元素是否存在

• size:获取元素个数

• isEmpty:判断是否为空

• clear:清空

• addAll:添加多个元素

• containsAll:查找多个元素是否都存在

• removeAll:删除多个元素

LinkedList类： LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
LinkedList的底层操作机制
（1）LinkedList底层维护了一个双向链表
（2）LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点
（3）每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表。
（4）所以LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。
（5）一个简单的双向链表：

ArrayList和LinkedList的比较：
ArrayList：
底层结构：可变数组；
增删的效率：较低；
改查的效率：较高；
LinkedList：
底层结构：双向链表；
增删的效率：较高、通过链表追加；
改查的效率：较高；

如何选择ArrayList和LinkedList：

1. 如果我们改查的操作多，选择ArrayList
2. 如果我们增删的操作多，选择LinkedList
3. 一般来说，在程序中，80%-90%都是查询，因此大部分情况下会选择ArrayList
4. 在一个项目中，根据业务灵活选择，也可能这样，一个模块使用的是ArrayList，另外一个模块是LinkedList。

Vector类：
Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

遍历方式

迭代器 Iterator：

• 迭代器主要用于遍历Collection集合中的元素
• 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象，即可以返回一个迭代器
• 仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象。

增强for循环
可以替代iterator迭代器，特点：增强for就是简化版的iterator本质一样。只能用于遍历集合或数组。

for(元素类型 元素名：集合名或数组名){
    
    
	访问元素
}

Set接口（值不可重复）

Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。 很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

1. 无序（添加和取出的顺序不一致，没有索引）
2. 不允许重复元素，所以最多包含一个null

set接口的遍历方式

同Collection的便利方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口

1. 可以使用迭代器
2. 增强for
3. 不能使用索引的方式来获取

hashset

1. hashset实现了set接口
2. hashset实际上是hashmap
3. 可以存放null值，但是只能有一个
4. hashset不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果
5. 不能有重复元素/对象，在前面set接口使用已经讲过

hashset底层是hashmap, hashmap底层是（数组+链表+红黑树）

LinkedHashSet

底层数据结构是双向链表和哈希表，有序。
由链表保证元素有序，由哈希表保证元素唯一。

TreeSet

底层数据结构是红黑树，内部实现排序，也可以自定义排序规则。
自然排序、比较器排序保证元素排序。根据比较的返回值是否是0来保证元素唯一性。

ArraySet

底层数据结构是双数组，有序。

Map接口

Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

jdk8

1. Map与Collection并列存在，用于保存具有映射关系的数据Key-Value
2. Map中的Key和value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap
3. Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样
4. map中的value可以重复
5. map中的key可以为null，value也可以为null，注意key为null，只能有一个，value为null可以有多个
6. 常用String类作为Map的key
7. key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value
   ![
   

常用方法：

1. put
2. remove
3. get
4. size
5. isEmpty
6. clear
7. containsKey

Map遍历方法

1. containsKey查找键是否存在
2. keySet获取所有的键
3. entrySet获取所有关系k-v
4. values获取所有值

小结：

1. Map接口的常用实现类：HashMap,Hashtable,Properties
2. HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
3. HashMap是以key-val对的方式来存储数据
4. key不能重复，但是是值可以重复，允许使用null键和null值
5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改，(key不会替换，val会替换)
6. 与HashSet不一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的。
7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的。

Hashtable类

Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。Hashtable是同步的。

HashMap类

HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

1. 存放的元素是键值对：即k-v

2. hashtable的键和值都不能为null,否则抛出NullPointerException

3. hashtable使用方法基本上和hashmap一样

4. hashtable是线程安全的，hashmap是线程不安全的

扩容机制：

properties

1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据。
2. 他的使用特点和Hashtable类似
3. Properties还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到properties类对象，并进行读取和修改
4. 说明：工作后 xxx.properties文件通常作为配置文件，这个知识点在IO流举例。

集合选型规则

1. 先判断存储的类型（一组对象[单列]或一组键值对[双列]）
2. 一组对象[单列]：Collection接口

​ 允许重复： List

​ 增删多： LinkedList [底层维护了一个双向链表]

​ 改查多： ArrayList [底层维护Object类型的可变数组]

​ 不允许重复： Set

​ 无序： HashSet [底层是HashMap，维护了一个哈希表 即（数组+链表+红黑树）]

​ 排序： TreeSet

​ 插入和取出顺序一致： LinkedHashSet，维护数组+双向链表

3. 一组键值对：Map

键无序：HashMap [底层是：哈希表 jdk7：数组+链表， jdk8:数组+链表+红黑树]

​键排序：TreeMap

键插入和取出顺序一致：LinkedHashMap

​读取文件：Properties