淺析Java中的集合包(ArrayList,LinkedList,Vector, Stack,HashSet,TreeSet,HashMap,TreeMap)__Java

集合包是Java中最常用的包，它最常用的有Collection和Map兩個介面的實作類別，Collection用於存放多個單對象，Map用於存放Key-Value形式的索引值對。

        Collection中常用的又分為兩種類型的介面：List和Set，兩者最明顯的差別為List支援放入重複的對象，而Set不支援。List介面常用的實作類別有：ArrayList，LinkedList，Vector和Stack；Set介面常用的實現有HashSet,TreeSet。而Map的常用實現有TreeMap和HashMap。

1. ArrayList基於數組方式實現，無容量的限制。

2. ArrayList在執行插入元素時可能要擴容，在刪除數組時並不會減少數組的容量（如希望相應的減少數組的容量，可以調用ArrayList的trimToSize()),在尋找元素時需要遍曆數組，對於非null的元素採取equals的方式尋找。

3.ArrayList是非安全執行緒的。

1. LinkedList基於雙向鏈表機制實現。

2. LinkedList在插入元素時，必須建立一個新的Entry對象，並切換相應元素的前後元素的引用；在尋找元素時，須遍曆列表；在刪除元素時，要遍曆列表，找到要刪除的元素，然後從列表上將此元素刪除即可。

3. LinkedList是非安全執行緒的。

從LinkedList和ArrayList的區別來看，我們可容易的得出什麼時候使用ArrayList，什麼時候使用LinkedList：

     1）對於隨機訪問get和set，ArrayList優於LinkedList，因為LinkedList要移動指標。 
     2)  對於新增和刪除操作add和remove，LinedList比較佔優勢，因為ArrayList要移動資料。

三、Vector

      和ArrayList的不同點有

      1） Vector是基於Synchronized實現的安全執行緒的ArrayList。即Vector是安全執行緒的。

      2）在插入元素時容量擴充的機制和ArrayList稍微有所不同，Vector是擴充2倍，並 可通過傳入capacityIncrement來控制容量的擴充。 而ArrayList是擴充1.5倍並加1。

四、Stack

      Stack繼承與Vector，在Vector的基礎上實現了Stack所要求的後進先出（LIFO）的彈出即壓入操作，其提供了push，pop，peek等三個主要方法。

五、HashSet

      1. HashSet基於HashMap實現，無容量限制。

      2. HashSet是非安全執行緒的。 

      3. HashSet不保證有序。

六、TreeSet

      1、TreeSet基於TreeMap實現，支援排序。

      2、TreeSet是非安全執行緒的。

從對HashSet和TreeSet的描述來看，TreeSet和HashSet一樣，也是完全基於Map來實現的，並且都不支援get(int)來擷取指定位置的元素（需要遍曆擷取），另外TreeSet還提供了一些排序方面的支援。例如傳入Comparator實現、descendingSet以及descendingIterator等。 

七、HashMap

       1、HashMap採用數組方式儲存key，value構成的Entry對象，無容量限制。

       2、HashMap基於Key hash尋找Entry對象存放到數組的位置，對於hash衝突採用鏈表的方式來解決。

       3、HashMap在插入元素時可能會要擴大數組的容量，在擴大容量時須要重新計算hash，並複製對象到新的數組中。

       4、HashMap是非安全執行緒的。

       5、HashMap遍曆使用的是Iterator

八、HashTable

      1、HashTable是安全執行緒的。

      2、HashTable中無論是Key，還是Value都不允許為null。

      3.   HashTable遍曆使用的是Enumeration。

曾經HashTable的應用非常廣泛，HashMap是新架構中用來代替HashTable的類，也就是說建議使用HashMap，不要使用HashTable，可以使用ConcurrentHashMap。那麼幾者之間有什麼區別呢。

      1、HashTable的內部儲存結構

HashTable和HashMap採用相同的儲存機制，二者的實現基本一致，不同的是：

     1)、HashMap是非安全執行緒的，HashTable是安全執行緒的，內部的方法基本都是synchronized。

     2)、HashTable不允許有null值的存在。

在HashTable中調用put方法時，如果key為null，直接拋出NullPointerException。其它細微的差別還有，比如初始化Entry數組的大小等等，但基本思想和HashMap一樣。

       2、HashTable和 ConcurrentHashMap的比較

ConcurrentHashMap是目前最好的安全執行緒的HashMap的實現。同樣是安全執行緒的類，它與HashTable在同步方面有什麼不同呢。

HashTable使用synchronized關鍵字來確保同步，而Synchronized其實是對對象加鎖，不論你是在方法前加synchronized還是語句塊前加， 鎖住的都是對象整體 ， 但是ConcurrentHashMap的同步機制和這個不同，它不是加synchronized關鍵字，而是基於lock操作的，這樣的目的是保證同步的時候，鎖住的不是整個對象。事實上，ConcurrentHashMap可以滿足concurrentLevel個線程並發無阻塞的操作集合對象。

需要特別注意的是，我們在具體的項目開發中必須對HashMap的非安全執行緒保持足夠的關注，如果在並發情境中不保持足夠的同步，就有可能在執行HashMap.get是進入死迴圈，將CPU耗到100%。

       1、TreeMap是一個典型的基於紅/黑樹狀結構的Map實現，因此它要求一定要有Key比較的方法，要麼傳入Comparator實現，要麼key對象實現Comparable介面。

       2、TreeMap是非安全執行緒的。