Java中的集合主要分为以下集合类：Map、List、Set、Queue和JUC包下供多线程环境下使用的以上几种集合类，JUC包下的相关类我在另一篇JUC下集合类相关的Blog详细介绍过，本篇Blog重点介绍Java单线程环境下的几种集合类。我们知道数组是很常用的一种的数据结构，我们用它可以满足很多的功能，但有时我们会遇到如下这样的问题：
- 我们需要该容器的长度是不确定的，在添加数据时也不确定需要添加多少。
- 我们需要它能自动排序，添加数据进行是有序的
- 我们需要存储以键值对方式存在的数据。
这些数组类都满足不了，于是我们使用与数组类似的数据结构——集合类，集合类在Java中有很重要的意义，保存临时数据，管理对象，泛型，Web框架等，很多都大量用到了集合类。以下是一张集合类图：
Collection接口是集合类的根接口，Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了三个接口，就是Set、List和Queue。我们重点关注Set和List这两个集合类。Map是Java.util包中的另一个接口，它和Collection接口没有关系，是相互独立的，但是都属于集合类的一部分
List集合
实现List接口的类有三个，ArrayList&Vector&LinkedList，它们都有插入元素有序、可重复的特征
ArrayList集合类
ArrayList集合的类继承关系如下图所示
基本使用方法如下：
public static void main(String[] args) { /* 新建一个ArrayList */ ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); System.out.println("初始化大小:" + list.size()); /* 添加元素 */ list.add("tml1"); list.add("tml2"); list.add("tml3"); list.add("tml4"); System.out.println("当前容量:" + list.size()); /* 将ArrayList的大小和实际所含元素的大小设置一致 */ list.trimToSize(); System.out.println("遍历--------------"); /* 遍历 */ for (String string : list) { System.out.println(string); } System.out.println("插入后遍历-----------"); /* 在指定位置插入元素 */ list.add(2, "tml5"); for (String string : list) { System.out.println(string); } System.out.println("清空后遍历-----------"); /* 清空list */ list.clear(); /* 遍历 */ for (String string : list) { System.out.println(string); } }
打印结果如下：
初始化大小:0 当前容量:4 遍历-------------- tml1 tml2 tml3 tml4 插入后遍历----------- tml1 tml2 tml5 tml3 tml4 清空后遍历-----------
LinkedList集合类
LinkedList类的继承关系如下图所示，可以看到其实现了队列Queue的接口。
Vector集合类
Vector集合的继承关系如下图所示：
List下集合类对比
ArrayList和Vector的特征比较
- vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而arraylist线程不安全。如果不考虑到线程安全因素，一般用arraylist效率比较高。
- 如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增长率为目前数组长度的100%，而arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势
- 如果查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，如果频繁的访问数据，这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动，这个时候就应该考虑到使用linkedlist，因为指针结构，移动一个指定位置的数据时其它元素不需要移动。
ArrayList和LinkedList的特征比较
- 相同点：都实现了Collection接口
- 不同点：ArrayList基于数组，具有较高的查询速度，而LinkedList基于双向循环链表，具有较快的添加或者删除的速度，二者的区别，其实就是数组和列链表的区别。
ArrayList&Vector&LinkedList性能比较
- ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许直接序号索引元素，但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作，所以索引数据快，插入数据慢
- Vector由于使用了synchronized方法（线程安全）所以性能上比ArrayList要差
- LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，查询性能较差，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。
依据自己的需求选择合适的集合使用。
Set集合
实现Set接口的类有四个，HashSet&TreeSet&LinkedHashSet，它们都有插入元素无序、不可重复的特征，
HashSet集合类
HashSet内部使用Map保存数据，即将HashSet的数据作为Map的key值保存，这也是HashSet中元素不能重复的原因。而Map中保存key值前，会去判断当前Map中是否含有该key对象，内部是先通过key的hashCode，确定有相同的hashCode之后，再通过equals方法判断是否相同。HashSet集合的类继承关系如下图所示：
TreeSet集合类
TreeSet的继承关系实现如下图所示：
LinkedHashSet集合类
LinkedHashSet的继承关系实现如下图所示
Set下集合类对比
HashSet&TreeSet&LinkedHashSet比较三者的联系和区别如下：
- HashSet，为快速查找而设计的Set。存入HashSet的对象必须实现hashCode()和equals()，底层由HashMap实现。如果覆盖了equals方法，需要重写hashCode方法
- TreeSet是 提供排序功能的Set，底层为树结构 。相比较HashSet其查询速度低，如果只是进行元素的查询，我们一般使用HashSet
- LinkedHashSet，具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)，于是在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示，底层由LinkedHashMap实现
我们可以看的出，Set的很多实现方式都是通过组合的方式使用了Map，举个例子：
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }
Map集合
Map是Java.util包中的另一个接口，它和Collection接口没有关系，是相互独立的，但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key，但是可以包含相同的value，Map集合中存储的是键值对，键不能重复，值可以重复。根据键得到值，对map集合遍历时先得到键的set集合，对set集合进行遍历，得到相应的值。
HashMap集合类
在插入值的过程中HashMap可以插入null的key或value，插入的时候，检查是否已经存在相同的key，如果不存在，则直接插入，如果存在，则用新的value替换旧的value
HashMap有两种遍历方式，第一种方式：KeySet，第二种方式entrySet
KeySet遍历
将Map中所有的键存入到set集合中。因为set具备迭代器。所有可以迭代方式取出所有的键，再根据get方法。获取每一个键对应的值。 keySet迭代后只能通过get取key 。取到的结果会乱序，因为取得数据行主键时，使用了HashMap.keySet方法，而这个方法返回的Set结果，里面的数据是乱序排放的。
Map map = new HashMap(); map.put("key1","lisi1"); map.put("key2","lisi2"); map.put("key3","lisi3"); map.put("key4","lisi4"); //获取迭代器 Iterator it = map.keySet().iterator(); //通过迭代器获取遍历set，然后取值 while(it.hasNext()){ Object key = it.next(); System.out.println(map.get(key)); }
返回结果为
lisi1 lisi2 lisi3 lisi4
entrySet遍历
返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图（一个关系就是一个键-值对），就是把(key-value)作为一个整体一对一对地存放到Set集合当中的。Map.Entry表示映射关系。entrySet迭代后可以e.getKey，e.getValue两种方法来取key和value。返回的是Entry接口。
public static void main(String[] args) { Map map = new HashMap(); map.put("key1","lisi1"); map.put("key2","lisi2"); map.put("key3","lisi3"); map.put("key4","lisi4"); //将map集合中的映射关系取出，存入到set集合 Iterator it = map.entrySet().iterator(); while(it.hasNext()){ Map.Entry e =(Map.Entry) it.next(); System.out.println("键"+e.getKey () + "的值为" + e.getValue()); } }
返回结果为：
键key1的值为lisi1 键key2的值为lisi2 键key3的值为lisi3 键key4的值为lisi4
LinkedHashMap集合类
以下为LinkedHashMap集合类的继承关系图：
TreeMap集合类
以下为TreeMap集合类的继承关系图：
HashTable集合类
以下为HashTable集合类的继承关系图：
Map下集合类对比
HashMap和HashTable的联系和区别如下
- 二者都实现了Map接口，因此具有一系列Map接口提供的方法。
- 继承不同，
Hashtable extends Dictionary，而HashMap extends AbstractMap - 同步级别不同，Hashtable 中的方法是同步的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非同步的。在多线程并发的环境下，可以直接使用Hashtable，但是要使用HashMap的话就要自己增加同步处理了。
- 使用Collections类的synchronizedMap方法包装一下。方法如下：
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)返回由指定映射支持的同步（线程安全的）映射 - 使用ConcurrentHashMap，它使用分段锁来保证线程安全
- 对key、value的null值要求不同
- Hashtable中key和value都不允许出现null值
- HashMap中，key可以为null，这样的键只有一个；可以有一个或多个key所对应的value为null。当get方法返回null值时，既可以表示 HashMap中没有该键，也可以表示该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get方法来判断HashMap中是否存在某个键， 而应该用containsKey方法来判断
- 遍历方式的内部实现不同。Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因，Hashtable还使用了Enumeration的方式
- 哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计算hash值，而且用与代替求模
- 内部实现方式的数组的初始大小和扩容的方式不同，HashTable中hash数组默认大小是11，增加的方式是 old*2+1。HashMap中hash数组的默认大小是16，而且一定是2的指数。
- Hashtable有contains方法而HashMap没有contains方法
这些就是一些比较突出的不同点，实际上他们在实现的过程中会有很多的不同，如初始化的大小、计算hash值的方式等等。毕竟这两个类包含了很多方法，有很重要的功能，综合推荐使用HashMap，因为它提供了比HashTable更多的方法，以及较高的效率，如果大家需要在多线程环境中使用，那么做一下同步即可。
HashMap和TreeMap的联系和区别如下
HashMap具有较高的速度(查询)，TreeMap则提供了按照键进行排序的功能。
HashMap和LinkedHashMap的联系和区别如下
LinkedHashMap具有HashMap的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)，于是在使用迭代器遍历Map时，结果会按元素插入的次序显示
