一、集合框架
集合是容纳数据的容器，java常用的集合体系图如下。以集合中是否运行重复元素来分，主要有List和Set接口，List集合中可以有重复元素，Set集合集合中的元素不可重复，Iterator和List Iterator是遍历集合的2个迭代器，Map是存储Key/Value键值对的容器。
二、迭代器
迭代器的用法写在后面，这里说明Iterator和ListIterator的区别：
- Iterator在遍历一个集合的过程中不能修改集合中的对象，ListIterator可以修改对象
- ListIterator从后往前遍历，有hasPrevious()方法，Iterator没有
- ListIterator可以在遍历过程中进行添加元素操作，Iterator不能,否则会报
java.util.ConcurrentModificationException异常。
三、List集合
List集合存储不唯一、有序的对象，可以操作角标。
3.1 ArrayList
3.1.1内部实现
ArrayList也叫变长数组，数组的长度是固定的，ArrayList可以随着元素的增多长度增加，内部实现为数组。ArrayList在添加元素时首先会判断长度，长度不够时，长度扩展到原来到1.5倍，原数组复制到新数组。
3.1.2关键属性
| 属性 | 取值或结论 |
|---|---|
| 是否允许重复 | 允许 |
| 是否有序 | 有序 |
| 是否允许为空 | 允许 |
| 是否线程安全 | 否 |
| 使用场景 | 多查询、少增删 |
3.1.3 测试示例
创建一个ArrayList对象,添加5个元素，其中一个为null：
arrayList.add("a1");
arrayList.add("a2");
arrayList.add(null);
arrayList.add("a3");
arrayList.add("a4");
System.out.println(arrayList);打印结果：
[a1, a2, null, a3, a4]使用迭代器for循环方式遍历：
for (Iterator iter=arrayList.iterator();iter.hasNext();){
System.out.println(iter.next());
}使用迭代器while循环方式遍历：
Iterator iter=arrayList.iterator();
while (iter.hasNext()){
System.out.println(iter.next());
}存储自定义对象：
public class Boy {
private String name;
private int age;
//省略setter、getter、构造器和toString()方法
}添加Boy对象到ArrayList中并打印：
ArrayList<Boy> boys=new ArrayList<>();
Boy b1=new Boy("Tom",12);
Boy b2=new Boy("Jack",11);
Boy b3=new Boy("Mike",15);
boys.add(b1);
boys.add(b2);
boys.add(b3);
System.out.println(boys);
Iterator<Boy> iter=boys.iterator();
while (iter.hasNext()){
Boy b=iter.next();
System.out.println(b.getName()+"----"+b.getAge());
}结果：
[Boy{name='Tom', age=12}, Boy{name='Jack', age=11}, Boy{name='Mike', age=15}]
Tom----12
Jack----11
Mike----15
3.1.4 转成线程安全
非线程安全的ArrayList
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList();
线程安全的ArrayList
List arrayList =Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>()) ;3.1.5 常用方法
- clear():移除列表中的所有元素
- contains(Object o): 包含指定元素
- get(int index):返回列表中指定位置上的元素
- indexOf(Object o): 返回列表中首次出现指定元素的索引，如果列表不包含，则返回-1
- isEmpty():列表为空返回true
- lastIndexOf(Object o):返回列表中最后一次出现指定元素的索引，如果列表不包含元素则返回－1
- remove(int index):移除列表中指定位置的元素
- remove(Object o):移除列表中首次出现的指定元素
- removeRange(int fromIndex,int toIndex):移除列表中索引在fromIndex(包括)和toIndex(不包括)之间的所有元素。
- size():返回集合的元素个数
- set(int index,E element)：修改指定位置上的元素
- toArray():按顺序返回包含此列表中所有元素的数组
3.2 LinkedList
3.2.1内部实现
内部实现为双向链表，删除和增加速度快，查找速度慢。
3.2.2关键属性
| 属性 | 取值或结论 |
|---|---|
| 是否允许重复 | 允许 |
| 是否有序 | 有序 |
| 是否允许为空 | 允许 |
| 是否线程安全 | 否 |
| 使用场景 | 多增删、少查询 |
3.2.3 测试示例
LinkedList当作FIFO的队列使用，也就是常用的add方法添加元素：
LinkedList quene=new LinkedList();
quene.add("a");
quene.add("b");
quene.add("c");
quene.add("d");
System.out.println("打印队列:"+quene);
System.out.println("获取队头:"+quene.getFirst());
System.out.println("获取队尾:"+quene.getLast());
System.out.println("移除队头:"+quene.pop());
System.out.println("移除队头之后的队列:"+quene);打印结果：
打印队列:[a, b, c, d]
获取队头:a
获取队尾:d
移除队头:a
移除队头之后的队列:[b, c, d]LinkedList当作FILO的栈使用:
LinkedList stack = new LinkedList();
stack.push("1");
stack.push("2");
stack.push("3");
stack.push("4");
System.out.println("打印栈:"+stack);
System.out.println("获取栈顶元素:"+stack.peek());
System.out.println("打印栈:"+stack);
System.out.println("取出栈顶元素:"+stack.pop());
System.out.println("打印栈:"+stack);
打印结果:
打印栈:[4, 3, 2, 1]
获取栈顶元素:4
打印栈:[4, 3, 2, 1]
取出栈顶元素:4
打印栈:[3, 2, 1]除了ArrayList中包含的基本方法以为，LinkedList中多了getFirst()、getLast()、addFirst()、addLast()、peek（）、peekFirst()、peekLast()、removeFirst()、removeLast()等方法。
3.2.4 转成线程安全
List<Integer> linkedList=Collections.synchronizedList(new LinkedList<Integer>());3.3 Vector
Vector内部是数组结构，线程安全，速度较慢，几乎不用。
四、Set集合
Set集合中的元素唯一、无序，没有角标。
4.1HashSet
4.1.1内部实现
内部结构是哈希表，对象存入HashSet之前，要先确保对象重写equals()和hashCode()方法，这样才能比较对象的值是否相等，确保set中没有存储相同的对象。判断两个元素是否相同，首先通过hashCode()方法判断的是2个元素的哈希值是否相同，再根据equals()方法判断值是否相同，只有2者都相同才是统一元素。
4.1.2 基本属性
| 属性 | 取值或结论 |
|---|---|
| 是否允许重复 | 不允许 |
| 是否有序 | 无序 |
| 是否允许为空 | 允许(只有一个null) |
| 是否线程安全 | 否 |
| 使用场景 | 对象不重复和需要快速查找的场景 |
4.1.3 测试示例
HashSet<String> hashSet=new HashSet();
hashSet.add("abc");
hashSet.add("张三");
hashSet.add("李四");
hashSet.add("tim");
hashSet.add(null);
hashSet.add(null);
System.out.println("HashSet 大小:"+hashSet.size());
Iterator iter=hashSet.iterator();
while (iter.hasNext()){
System.out.println(iter.next());
}打印结果：
HashSet 大小:5
null
李四
张三
abc
tim添加自定义对象，仍然添加Boy类中的对象
Boy b1=new Boy("神乐",12);
Boy b2=new Boy("神乐",12);
HashSet<Boy> boys=new HashSet<>();
boys.add(b1);
boys.add(b2);
System.out.println(boys);结果：
[Boy{name='神乐', age=12}, Boy{name='神乐', age=12}]这时候b1和b2其实是一个对象，在Boy类中重写hashCode()和equals()方法：
public class Boy {
private String name;
private int age;
//省略setter、getter、构造器和toString()方法
@Override
public int hashCode() {
return name.hashCode()+age;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this==obj) return true;
if (!(obj instanceof Boy)) throw new ClassCastException("类型错误");
Boy boy=(Boy) obj;
return this.name.equals(boy.name)&&(this.age==boy.age);
}
}重写equals和hashCode方法以后，上述集合中就会只添加一个对象：
[Boy{name='神乐', age=12}]4.1.4 转成线程安全
Set<String> hSet=Collections.synchronizedSet(new HashSet<String>());4.1.5 唯一且有序
LinkedHashSet集合中都元素唯一且有序，这里都有序是指添加顺序。
LinkedHashSet<String> lHashSet= new LinkedHashSet<String>();
lHashSet.add("abc");
lHashSet.add("张三");
lHashSet.add("李四");
lHashSet.add("tim");
lHashSet.add(null);
iter=lHashSet.iterator();
while (iter.hasNext()){
System.out.println(iter.next());
}打印结果：
abc
张三
李四
tim
null4.2 TreeSet
4.2.1 内部实现
TreeSet内部实现为二叉树，可以对元素进行排序
4.2.2 基本属性
| 属性 | 取值或结论 |
|---|---|
| 是否允许重复 | 不允许 |
| 是否有序 | 无序 |
| 是否允许为空 | 允许(只有一个null) |
| 是否线程安全 | 否 |
| 使用场景 | 去重且排序 |
4.2.3 测试示例
Boy b1=new Boy("定春",16);
Boy b2=new Boy("神乐",12);
Boy b3=new Boy("桑巴",13);
TreeSet<Boy> treeSet=new TreeSet<>(new Comparator<Boy>() {
@Override
public int compare(Boy o1, Boy o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});
treeSet.add(b1);
treeSet.add(b2);
treeSet.add(b3);
System.out.println(treeSet);打印结果：
[Boy{name='神乐', age=12}, Boy{name='桑巴', age=13}, Boy{name='定春', age=16}]4.2.4 转成线程安全
TreeSet<Boy> treeSet=new TreeSet<>(new Comparator<Boy>() {
@Override
public int compare(Boy o1, Boy o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});
Set<Boy> treeSet1=Collections.synchronizedSet(treeSet);五、Map集合
Map只存储的是键值对，Key必须唯一且不为空,key允许为null。
5.1HashMap
5.1.1基本属性
| 属性 | 取值或结论 |
|---|---|
| 是否允许重复 | key重复会被覆盖，value可重复 |
| 是否有序 | 无序 |
| 是否允许为空 | key和value都允许为空 |
| 是否线程安全 | 否 |
5.1.2 测试示例
词频统计：
String[] arr={"Hadoop","Lucene","ES","ES","ES","Hadoop","Java","JS"};
//TreeMap<String,Integer> map=new TreeMap<>();
HashMap<String,Integer> map=new HashMap<>();
for (String str:arr){
if (map.containsKey(str)){
map.put(str,map.get(str)+1);
}else{
map.put(str,1);
}
}
Set<String> keys=map.keySet();
Iterator<String> iter=keys.iterator();
while (iter.hasNext()){
String str=iter.next();
System.out.println(str+"---"+map.get(str));
}打印结果：
Java---1
Hadoop---2
JS---1
Lucene---1
ES---3如果想按value排序，可以改成TreeMap();
六、性能对比
ArrayList遍历性能对比
ArrayList的遍历可以用一般for循环、foreach循环、Iterator迭代器三种方式实现，为了测试它们的性能，先创建一个ArrayList对象，添加5万个字符串：
ArrayList<String > a = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 60000; i++) {
a.add(""+i);
}for 循环打印并记录耗时：
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < a.size(); i++) {
System.out.print(a.get(i));
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("\n下标for循环:" + (end - start));
结果：
150foreach循环打印并记录耗时：
start = System.currentTimeMillis();
for (String i : a) {
System.out.print(i);
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("\nforeach:" + (end - start));
耗时：
95Iterator循环打印：
start=System.currentTimeMillis();
Iterator iter=a.iterator();
while (iter.hasNext()){
System.out.print(iter.next());
}
end=System.currentTimeMillis();
System.out.println("\nIter:"+(end-start));耗时：
60结论：一般for 循环最慢、foreach次之、Iterator最快。
另外，Iterator遍历还有另外一种变形方式，效率和while形式一样。
for(Iterator it=a.iterator();it.hasNext();){
System.out.print(it.next());
}七、参考文章
有些文章总结的很好，列出来供参考学习：
Java集合框架
