1、概述
Java集合框架大部分在java.util包中,此外还有一系列的并发集合在java.util.concurrent包中.在Java 7之后添加了泛型机制,使集合框架中在运行时期可能出现的类型转换问题,提前到编译时期来检查。
2、整体框架
Map（图），Collection（合集）我们可以理解为一个大小可变，提供各种操作数据方法的数组，而Map是一种key-value数据结构的集合。Java集合框架的通用实现类的都提供两个"标准"的构造方法，一个无参构造，一个用来初始化集合大小的有参构造，但这并不是java的强制规范，但是集合框架中所有的通用类都遵循这个规则.
Collection是存储一组对象的集合容器,它主要有以下三个【接口子类】
List ：可以有重复元素的有序集合，子类有ArraryList 和LinkList
Set ：没有重复元素的集合,存储无序。主要实现了两个实现类：HashSet、TreeSet
Queue ：为了存储数据而设计的,而不是处理数据,适合做FIFO(先进先出)。实现：PriorityQueue、Deque（包括ArrayDeque、LinkedList）
记住：List、Set、Queue 都继承自 Collection 接口 ！！而Map继承自 Object ！！！
Map并不是一个真正意义上的集合（are not true collections），但是这个接口提供了三种“集合视角”（collection views ），使得可以像操作集合一样操作它们，具体如下：
- 把map的内容看作key的集合(Set keySet())
- 把map的内容看作value的集合(Collectionvalues)
- 把map的内容看作key-value映射的集合(Set<Map.Entry<K,V>> entrySet())
3、 通用实现
集合框架具体实现子类,可由不同接口类型集合与不同数据结构组合而成
| 接口 | 哈希表 | 可变数组 | 平衡二叉树 | 链表 | 哈希表+链表 |
|---|---|---|---|---|---|
| List | ArrayList | LinkedList | |||
| Set | HashSet | TreeSet | LinkedHashSet | ||
| Deque | ArrayDeque | LinkedList | |||
| Map | HashMap | TreeMap | LinkedHashMap |
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通用接口
实现类支持接口中所有可选的数据操作，并且没有任何的限制。 -
这些通用类都是
非同步的，如果要在多线程环境下使用线程安全的同步集合，可以调用Collections中的静态同步封装器，它可以将非同步的集合封装成同步集合。 -
此外这些实现都有
fail-fast机制的迭代器,可以用来探测无效的并发修改，快速而简洁的抛出错误。详细的可见Java ConcurrentModificationException -
为了保证集合框架的核心接口易于管理，一些修改集合的操作方法在接口中是被设计为可选的，一些通用实现可以选择不支持此类操作方法，如果这些方法被调用的话，则会抛出
UnsupportedOperationException。例如在AbstractList类中，调用有些方法，比如add(int,E)就会直接抛出UnsupportedOperationException异常，子类必须重写这个方法才能支持添加元素操作，否则就意味着这个子类是被设计为不可变集合。但是在java集合框架中所有的通用实现类都支持所有的元素操作方法。
List 的主要特点 就是有序性和元素可空性，他维护了元素的特定顺序，其主要实现类有 ArrayList 和 LinkList。
- ArrayList 底层由数组实现，允许元素随机访问，但是向 ArrayList 列表中间插入删除元素需要移位复制速度略慢；
- LinkList 底层由双向链表实现，适合频繁向列表中插入删除元素，随机访问需要遍历所以速度略慢，适合当做堆栈、队列、双向队列使用。
Set 的主要特性就是唯一性，存入 Set 的每个元素都必须唯一，加入 Set 的元素都必须确保对象的唯一性，Set 不保证维护元素的有序性，其主要实现类有 HashSet、LinkHashSet、TreeSet。
- HashSet 是为快速查找元素而设计，存入 HashSet 的元素必须定义 hashCode 方法，其实质可以理解为是 HashMap 的包装类，所以 HashSet 的值还具备可 null 性；
- LinkHashSet 具备 HashSet 的查找速度且通过链表保证了元素的插入顺序（实质为 HashSet 的子类），迭代时是有序的，同理存入 LinkHashSet 的元素必须定义 hashCode 方法；
- TreeSet 实质是 TreeMap 的包装类，所以 TreeSet 的值不备可 null 性，其保证了元素的有序性，底层为红黑树结构，存入 TreeSet 的元素必须实现 Comparable 接口；
- 特别注意 EnumSet 的实现和 EnumMap 没有一点关系。
Queue 的主要特性就是队列，其主要的实现类有 LinkedList、PriorityQueue。
- LinkedList 保证了按照元素的插入顺序进行操作；
- PriorityQueue 按照优先级进行插入抽取操作，元素可以通过实现 Comparable 接口来保证优先顺序。
- Deque 是 Queue 的子接口，表示更为通用的双端队列，有明确的在头或尾进行查看、添加和删除的方法，ArrayDeque 基于循环数组实现，效率更高一些。
Map继承自Object，不是Collection！但是也提供了嫁接到 Collection 相关方法，其主要特性就是维护键值对关联和查找特性。其主要实现类有 HashTable、HashMap、LinkedHashMap、TreeMap。
- HashTab 类似 HashMap，但是不允许键为 null 和值为 null，比 HashMap 慢，因为为同步操作；
- HashMap 是基于散列列表的实现，其键和值都可以为 null；
- LinkedHashMap 类似 HashMap，其键和值都可以为 null，其有序性为插入顺序或者最近最少使用的次序（LRU 算法的核心就是这个），之所以能有序，是因为每个元素还加入到了一个双向链表中；
- TreeMap 是基于红黑树算法实现的，查看键值对时会被排序，存入的元素必须实现 Comparable 接口，但是不允许键为 null，值可以为 null；
- 如果键为枚举类型可以使用专门的实现类 EnumMap，它使用效率更高的数组实现。
从数据结构角度看集合的区别有如下：
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动态数组：ArrayList 内部是动态数组，HashMap 内部的链表数组也是动态扩展的，ArrayDeque 和 PriorityQueue 内部也都是动态扩展的数组。
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链表：LinkedList 是用双向链表实现的，HashMap 中映射到同一个链表数组的键值对是通过单向链表链接起来的，LinkedHashMap 中每个元素还加入到了一个双向链表中以维护插入或访问顺序。
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哈希表：HashMap 是用哈希表实现的，HashSet, LinkedHashSet 和 LinkedHashMap 基于 HashMap，内部当然也是哈希表。
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排序二叉树：TreeMap 是用红黑树(基于排序二叉树)实现的，TreeSet 内部使用 TreeMap，当然也是红黑树，红黑树能保持元素的顺序且综合性能很高。
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堆：PriorityQueue 是用堆实现的，堆逻辑上是树，物理上是动态数组，堆可以高效地解决一些其他数据结构难以解决的问题。
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循环数组：ArrayDeque 是用循环数组实现的，通过对头尾变量的维护，实现了高效的队列操作。
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位向量：EnumSet 是用位向量实现的，对于只有两种状态且需要进行集合运算的数据使用位向量进行表示、位运算进行处理，精简且高效。