java集合框架备忘

ArrayList

数据结构：ArrayList是一个以数组形式实现的集合。
允许为空。
允许有重复数据。
有序排列（存入的顺序和读取的顺序一致）
非线程安全

ArrayList的优点

1、ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，再加上它实现了RandomAccess接口，因此查找也就是get的时候非常快
2、ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便，只是往数组里面添加了一个元素而已

ArrayList的缺点

1、删除元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能
2、插入元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能
因此，ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。

Arraylist 与 LinkedList 区别?

1. 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；
2. 底层数据结构： Arraylist 底层使用的是 Object 数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构（JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别）
3. 插入和删除是否受元素位置的影响： ① ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)）时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。 ② LinkedList 采用链表存储，所以对于add(E e)方法的插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，近似 O（1），如果是要在指定位置i插入和删除元素的话（(add(int index, E element)） 时间复杂度近似为o(n))因为需要先移动到指定位置再插入。
4. 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。
5. 内存空间占用： ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。
ps: 实现了 RandomAccess 接口的list，优先选择普通 for 循环 ，其次 foreach,
    未实现 RandomAccess接口的list，优先选择iterator遍历（foreach遍历底层也是通过iterator实现的,），大size的数据，千万不要使用普通for循环
如果你十分确定你插入、删除的元素是在前半段，那么就使用LinkedList；如果你十分确定你删除、删除的元素在比较靠后的位置，那么可以考虑使用ArrayList。如果你不能确定你要做的插入、删除是在哪儿呢？那还是建议你使用LinkedList吧，因为一来LinkedList整体插入、删除的执行效率比较稳定，没有ArrayList这种越往后越快的情况；二来插入元素的时候，弄得不好ArrayList就要进行一次扩容，记住，ArrayList底层数组扩容是一个既消耗时间又消耗空间的操作

CopyOnWriteArrayList

允许为空。
允许有重复数据。
有序排列（存入的顺序和读取的顺序一致）
线程安全
CopyOnWriteArrayList适用于读操作远多于修改操作的并发场景中。

List,Set,Map三者的区别？

List(对付顺序的好帮手)： List接口存储一组不唯一（可以有多个元素引用相同的对象），有序的对象
Set(注重独一无二的性质): 不允许重复的集合。不会有多个元素引用相同的对象。
Map(用Key来搜索的专家): 使用键值对存储。Map会维护与Key有关联的值。两个Key可以引用相同的对象，但Key不能重复，典型的Key是String类型，但也可以是任何对象。

HashMap

key和value都允许为空，只能有一个key为null
key重复会覆盖，value允许重复
无序（遍历时，得到的元素基本不可能是put的顺序）
非线程安全
LinkedList是一个双向链表，从HashMap的Entry看得出，Entry组成的是一个单向链表

从结构实现来讲，HashMap是数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的。

LinkedHashMap

key和value都允许为空
key重复会覆盖，value允许重复
有序
非线程安全

1、LinkedHashMap可以认为是HashMap+LinkedList，即它既使用HashMap操作数据结构，又使用LinkedList维护插入元素的先后顺序
2、LinkedHashMap的基本实现思想就是—-多态。可以说，理解多态，再去理解LinkedHashMap原理会事半功倍；反之也是，对于LinkedHashMap原理的学习，也可以促进和加深对于多态的理解。

比HashMap多了 Entry<K, V> before 、 Entry<K, V> after 两个

Collection接口

Collection接口定义了一个包含一批对象的集合。接口的主要方法包括：
size() - 集合内的对象数量
add(E)/addAll(Collection) - 向集合内添加单个/批量对象
remove(Object)/removeAll(Collection) - 从集合内删除单个/批量对象
contains(Object)/containsAll(Collection) - 判断集合中是否存在某个/某些对象
toArray() - 返回包含集合内所有对象的数组

Map接口

Map接口在Collection的基础上，为其中的每个对象指定了一个key，并使用Entry保存每个key-value对，以实现通过key快速定位到对象(value)。Map接口的主要方法包括：
size() - 集合内的对象数量
put(K,V)/putAll(Map) - 向Map内添加单个/批量对象
get(K) - 返回Key对应的对象
remove(K) - 删除Key对应的对象
keySet() - 返回包含Map中所有key的Set
values() - 返回包含Map中所有value的Collection
entrySet() - 返回包含Map中所有key-value对的EntrySet
containsKey(K)/containsValue(V) - 判断Map中是否存在指定key/value

对比

ArrayList                            非线程安全            插入顺序               随机访问性能高
LinkedList                          非线程安全            插入顺序               随机访问性能低 ，头/尾操作性能高，不占用沉余空间
CopyOnWriteArrayList     线程安全                插入顺序                并发性能高，占用沉余空间

HashMap                            非线程安全            无序                        读写性能高
LinkedHashMap                 非线程安全            插入顺序                可按插入顺序遍历，性能与HashMap接近
ConcurrentHashMap         线程安全                无序                        并发性能比Hashtable高
TreeMap                            非线程安全             key升序或降序        有序，读写性能
ConcurrentSkipListMap   线程安全                key升序或降序        性能与并发数无关，内存空间占用较大

HashSet                               非线程安全           无序
LinkedHashSet                    非线程安全         插入顺序
TreeSet                                非线程安全           对象升序或降序
ConcurrentSkipListSet        非线程安全        无序

ConcurrentHashMap

如果没有初始化就先调用initTable（）方法来进行初始化过程
如果没有hash冲突就直接CAS插入
如果还在进行扩容操作就先进行扩容
如果存在hash冲突，就加锁来保证线程安全，这里有两种情况，一种是链表形式就直接遍历到尾端插入，一种是红黑树就按照红黑树结构插入，
最后一个如果该链表的数量大于阈值8，就要先转换成黑红树的结构，break再一次进入循环
如果添加成功就调用addCount（）方法统计size，并且检查是否需要扩容