一、概述
在JAVA的util包中有两个所有集合的父接口Collection和Map,它们的父子关系：
+Collection (接口 这个接口extends自Iterable接口)
├+List (接口 代表有序，可重复的集合。列表）
│├ ArreyList (Class 数组，随机访问，没有同步，线程不安全)
│├ Vector (Class 数组 同步 线程全)
│├ LinkedList (Class 链表 插入删除 没有同步 线程不安全)
│└ Stack (Class)
└+Set（接口 不能含重复的元素。仅接收一次并做内部排序，集）
├ HashSet (Class）
├ LinkedHashSet (Class）
└ TreeSet (Class）
+Map (接口)
└+Map(接口 映射集合)
├ HashMap (Class 不同步，线程不安全。除了不同和允许使用null 键值之外，与Hashtable大致相同)
├ Hashtable (Class 同步 ，线程安全 。不允许实施null 键值)
├ +SortedMap 接口
│ ├ TreeMap (Class)
└ WeakHashMap (Class)
集合框架图：
以下对众多接口和类的简单说明：首先不能不先说一下数组（Array）
1、效率高，但容量固定且无法动态改变。array还有一个缺点是，无法判断其中实际存有多少元素，length只是告诉我们array的容量。
2、Java中有一个Arrays类，专门用来操作array。
arrays中拥有一组static函数，
equals()：比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数，且所有对应元素两两相等。
fill()：将值填入array中。
sort()：用来对array进行排序。
binarySearch()：在排好序的array中寻找元素。
System.arraycopy()：array的复制。
二、数组和集合的区别：
- 数组是大小固定的，并且同一个数组只能存放类型一样的数据（基本类型/引用类型）
- JAVA集合可以存储和操作数目不固定的一组数据。
- 若程序时不知道究竟需要多少对象，需要在空间不足时自动扩增容量，则需要使用容器类库，array不适用。
三、Set/Map/List的区别
首先,都是集合接口
Set 其中的值不允许重复，无序的数据结构
List 其中的值允许重复，因为其为有序的数据结构
Map 成对的数据结构，健值必须具有唯一性（键不能同，否则值替换）
List
按对象进入的顺序保存对象，不做排序或编辑操作。
Set
对每个对象只接受一次，并使用自己内部的排序方法（通常，你只关心某个元素是否属于Set,而不关心它的顺序--否则应该使用List）。
Map
同样对每个元素保存一份，但这是基于"键"的，Map也有内置的排序，因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要，应该使用 LinkedHashSet或者LinkedHashMap.
HashTable 和 HashMap 是 Map 的实现类
HashTable 是线程安全的，不能存储 null 值
HashMap 不是线程安全的，可以存储 null 值
四、 List接口：有序可重复的集合
实际上有两种List: 一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素，另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的，而是具有一套更通用的方法。
List : 次序是List最重要的特点：它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法，使得能够向List中间插入与移除元素（这只推荐LinkedList使用。）一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元素。
1. ArrayList
- ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
- size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
- 每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法 并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
- 和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。
- 由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问，但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。
2. Vector
Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。
3. LinkedList
LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。如下列方法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 （没有在任何接口或基类中定义过）。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
4. Stack
Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
用法：
package Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class TestList {
public static void main(String dd[]) {
// new了一个存储list
List l = new ArrayList();
// 因为Collection framework只能存储对象所以new封装类
l.add(new Integer(1));
l.add(new Integer(2));
l.add(new Integer(3));
l.add(new Integer(4));
Iterator it = l.iterator();
//使用 迭代器（Iterator）:
// hasNext是取值取的是当前值.他的运算过程是判断下个是否有值如果有继续.
while (it.hasNext()) {
System.out.println("iterator：Element in list is : " + it.next());
}
//用for循环和get()方法：
for (int i = 0; i < l.size(); i++) {
System.out.println("for：Element in list is : " + l.get(i));
}
}
}
LinkedList：
package Test;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
public class TestLinkedList {
public static void main(String arg[]) {
LinkedList ll = new LinkedList();// 声明LinkedList并实例化
// 使用add（）方法添加元素
ll.add("a");
ll.add("b");
ll.add("c");
// 使用Iterator迭代器遍历出集合的元素并打印
Iterator it = ll.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
System.out.println("------------------");
// 向链表头和尾分别添加x和z
ll.addFirst("z");
ll.addLast("x");
// 遍历查看添加后的结果
for (Iterator i = ll.iterator(); i.hasNext();) {
System.out.println(i.next());
}
}
}
ArrayList和LinkedList的区别。
- ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
- 对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
- 对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
如果熟悉数据结构的同学，就会一下明白，ArrayList就是线性表的顺序表示，LinkedList就是线性表的链表表示。
五、 Set接口：代表无序，不可重复的集合
Set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只是行为不同。（这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为。）Set不保存重复的元素（至于如何判断元素相同则较为负责）
Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的，因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。
1. HashSet
为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。
2. TreeSet
保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。
3. 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。
用法：
Set set=new HashSet();
String s1=new String("hello");
String s2=s1;
String s3=new String("world");
set.add(s1);
set.add(s2);
set.add(s3);
System.out.println(set.size());//打印集合中对象的数目 为 2。
Set 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中？
boolean isExists=false;
Iterator iterator=set.iterator();
while(it.hasNext()) {
String oldStr=it.next();
if(newStr.equals(oldStr)){
isExists=true;
}
}
六、 Map接口：映射
Map没有继承Collection接口， Map 提供 key 到 value 的映射，你可以通过“键”查找“值”。一个 Map 中不能包含相同的 key ，每个 key 只能映射一个 value 。 Map 接口提供3种集合的视图， Map 的内容可以被当作一组 key 集合，一组 value 集合，或者一组 key-value 映射。
方法 put(Object key, Object value) 添加一个“值” ( 想要得东西 ) 和与“值”相关联的“键” (key) ( 使用它来查找 ) 。方法get(Object key) 返回与给定“键”相关联的“值”。可以用 containsKey() 和 containsValue() 测试 Map 中是否包含某个“键”或“值”。 标准的 Java 类库中包含了几种不同的 Map ： HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap 。它们都有同样的基本接口 Map ，但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。
Map 同样对每个元素保存一份，但这是基于"键"的， Map 也有内置的排序，因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要，应该使用 LinkedHashSet 或者 LinkedHashMap.
执行效率是 Map 的一个大问题。看看 get() 要做哪些事，就会明白为什么在 ArrayList 中搜索“键”是相当慢的。而这正是 HashMap 提高速度的地方。 HashMap 使用了特殊的值，称为“散列码” (hash code) ，来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int值，它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的（在下面总结二：需要的注意的地方有更进一步探讨）。所有 Java 对象都能产生散列码，因为 hashCode() 是定义在基类 Object 中的方法 。 HashMap 就是使用对象的 hashCode() 进行快速查询的。此方法能够显著提高性能。
1.Hashtable
Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。Hashtable是同步的。添加数据使用 put(key, value) ，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable 通过初始化容量 (initial capacity) 和负载因子 (load factor) 两个参数调整性能。通常缺省的 load factor0.75 较好地实现了时间和空间的均衡。增大 load factor 可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像 get 和 put 这样的操作。
使用 Hashtable 的简单示例如下，将 1，2，3 放到 Hashtable 中，他们的 key 分别是 ”one” ， ”two” ， ”three” ：
Hashtable numbers =new Hashtable();
numbers.put("one", new Integer(1));
numbers.put("two", new Integer(2));
numbers.put("three", new Integer(3));
要取出一个数，比如 2 ，用相应的 key ：
Integer n = (Integer)numbers.get("two");
System.out.println("two=" + n);
由于作为 key 的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的 value 的位置，因此任何作为 key 的对象都必须实现 hashCode 方法和 equals 方法。 hashCode 方法和 equals 方法继承自根类 Object ，如果你用自定义的类当作 key 的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即 obj1.equals(obj2)=true，则它们的 hashCode 必须相同，但如果两个对象不同，则它们的 hashCode 不一定不同，如果两个不同对象的 hashCode 相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的 hashCode() 方法，能加快哈希表的操作。
如果相同的对象有不同的 hashCode ，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的 get 方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写 equals 方法和 hashCode 方法，而不要只写其中一个。
Hashtable 是同步的。
2.HashMap
HashMap和Hashtable类似，也是基于hash散列表的实现。不同之处在于 HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时 （values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要 将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。
LinkedHashMap 类：类似于 HashMap ，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用 (LRU) 的次序。只比 HashMap 慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。
3.WeakHashMap
WeakHashMap是一种改进的HashMap，它是为解决特殊问题设计的，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。
4.TreeMap
基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序 ( 次序由 Comparabel 或 Comparator 决定 ) 。 TreeMap 的特点在于，你得到的结果是经过排序的。 TreeMap 是唯一的带有 subMap() 方法的 Map ，它可以返回一个子树。
5.IdentifyHashMap
使用 == 代替 equals() 对“键”作比较的 hash map 。专为解决特殊问题而设计。
用法：
1 添加，删除操作：
Object put(Object key, Object value): 向集合中加入元素
Object remove(Object key): 删除与KEY相关的元素
void putAll(Map t): 将来自特定映像的所有元素添加给该映像
void clear(): 从映像中删除所有映射
2 查询操作：
Object get(Object key): 获得与关键字key相关的值
Map集合中的键对象不允许重复，也就说，任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false.但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。
七、 如何选择
1、容器类和Array的区别、择取
- 容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。
- 一旦将对象置入容器内，便损失了该对象的型别信息。
2、综合区别与选取
- 在各种Lists中，最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList()；Vector总是比ArrayList慢，所以要尽量避免使用。
- 在各种Sets中，HashSet通常优于HashTree（插入、查找）。只有当需要产生一个经过排序的序列，才用TreeSet。HashTree存在的唯一理由：能够维护其内元素的排序状态。
- 在各种Maps中,HashMap用于快速查找。
- 当元素个数固定，用Array，因为Array效率是最高的。
结论：最常用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。而且，我们也会发现一个规律，用TreeXXX都是排序的。
八、注意
1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
3、List，可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
5、Map用 put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
- hashing 哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值，这个值存储在一个array中。我们都知道所有存储结构中，array查找速度是最快的。所以，可以加速查找。发生碰撞时，让array指向多个values。即，数组每个位置上又生成一个梿表。
6、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。
使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。
使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。
为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。