史上最全的Java集合類解析
本文僅分析部分原理和集合類的特點，不分析原始碼，旨在對java的集合類有一個整體的認識，理解各個不同類的關聯和區別，讓大家在不同的環境下學會選擇不同的類來處理。
Java中的集合類包含的內容很多而且很重要，很多資料的儲存和處理（排序，去重，篩選等）都需要通過集合類來完成。
首先java中集合類主要有兩大分支：
（1）Collection （2）Map
先看它們的類圖：
(1)Collection
(2)Map
可以看到它們之間的關係紛繁複雜，如果不繫統的學習一下，還真是不知道有什麼區別，該怎麼選擇。由於HashSet的內部實現原理是使用了HashMap，所以我們的學習路線為先學習Map集合類，然後再來學習Collection集合類。
(1)HashMap和Hashtable ( 注意table是小寫的t，搞不懂為什麼要這樣，老是會寫錯。。。)
首先來看HashMap和HashTable，這兩兄弟經常被放到一起來比較，那麼它們有什麼不一樣呢？
a.HashMap不是執行緒安全的；HashTable是執行緒安全的，其執行緒安全是通過Sychronize實現。
b.由於上述原因，HashMap效率高於HashTable。
c.HashMap的鍵可以為null，HashTable不可以。
d.多執行緒環境下，通常也不是用HashTable，因為效率低。HashMap配合Collections工具類使用實現執行緒安全。同時還有ConcurrentHashMap可以選擇，該類的執行緒安全是通過Lock的方式實現的，所以效率高於Hashtable。
好，比較了他們的不一樣後，來講講它們的原理。
陣列，連結串列，雜湊表。各有優劣，順便提一下，陣列連續記憶體空間，查詢速度快，增刪慢；連結串列充分利用了記憶體，儲存空間是不連續的，首尾儲存上下一個節點的資訊，所以定址麻煩，查詢速度慢，但是增刪快；雜湊表呢，綜合了它們兩個的有點，一個雜湊表，由陣列和連結串列組成。假設一條連結串列有1000個節點，現在查詢最後一個節點，就得從第一個遍歷到最後一個；如果用雜湊表，將這條連結串列分為10組，用一個容量為10陣列來儲存這10組連結串列的頭結點（a[0] = 0 , a[1] = 100 , a[2] = 200 …）。這樣定址就快了。
HashMap實現原理就是上述原理了，當然其具體實現還有很多其他的東西。Hashtable同理，只不過做了同步處理。
Hash碰撞，不同的key根據hash演算法算出的值可能一樣，如果一樣就是所謂的碰撞。
優化措施：
(1) HashMap的擴容代價非常大，要生成一個新的桶陣列，然後要把所有元素都重新Hash落桶一次，幾乎等於重新執行了一次所有元素的put。所以如果我們對Map的大小有一個範圍的話，可以在構造時給定大小，一般大小設定為：(int) ((float) expectedSize / 0.75F + 1.0F)。
(2) key的設計儘量簡潔。
HashMap一些功能實現：
a.按值排序
HashMap按值排序通過Collections的sort方法，在實現排序之前，我們先看看HashMap的幾種遍歷方式：
//Collection And Map
public static void testCM(){
//Collection
Map<Integer , String> hs = new HashMap<Integer , String>();
int i = 0;
hs.put(199, "序號:"+201);
while(i<50){
hs.put(i, "序號:"+i);
i++;
}
hs.put(-1, "序號:"+200);
hs.put(200, "序號:"+200);
//遍歷方式一:for each遍歷HashMap的entryset，注意這種方式在定義的時候就必須寫成
//Map<Integer , String> hs，不能寫成Map hs;
for(Entry<Integer , String> entry : hs.entrySet()){
System.out.println("key:"+entry.getKey()+" value:"+entry.getValue());
}
//遍歷方式二：使用EntrySet的Iterator
Iterator<Map.Entry<Integer , String>> iterator = hs.entrySet().iterator();
while(iterator.hasNext()){
Entry<Integer , String> entry = iterator.next();
System.out.println("key:"+entry.getKey()+" value:"+entry.getValue());
};
//遍歷方式三：for each直接使用HashMap的keyset
for(Integer key : hs.keySet()){
System.out.println("key:"+key+" value:"+hs.get(key));
};
//遍歷方式四：使用keyset的Iterator
Iterator keyIterator = hs.keySet().iterator();
while(keyIterator.hasNext()){
Integer key = (Integer)keyIterator.next();
System.out.println("key:"+key+" value:"+hs.get(key));
}
}（1）使用keyset的兩種方式都會遍歷兩次，所以效率沒有使用EntrySet高。
（2）HashMap輸出是無序的，這個無序不是說每次遍歷的結果順序不一樣，而是說與插入順序不一樣。
接下來我們看按值排序，註釋比較詳細就不贅述過程了。
//對HashMap排序
public static void sortHashMap(Map<Integer , String> hashmap){
System.out.println("排序後");
//第一步，用HashMap構造一個LinkedList
Set<Entry<Integer , String>> sets = hashmap.entrySet();
LinkedList<Entry<Integer , String>> linkedList = new LinkedList<Entry<Integer , String>>(sets);
//用Collections的sort方法排序
Collections.sort(linkedList , new Comparator<Entry<Integer , String>>(){
@Override
public int compare(Entry<Integer , String> o1, Entry<Integer , String> o2) {
// TODO Auto-generated method stub
/*String object1 = (String) o1.getValue();
String object2 = (String) o2.getValue();
return object1.compareTo(object2);*/
return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
}
});
//第三步，將排序後的list賦值給LinkedHashMap
Map<Integer , String> map = new LinkedHashMap();
for(Entry<Integer , String> entry : linkedList){
map.put(entry.getKey(), entry.getValue());
}
for(Entry<Integer , String> entry : map.entrySet()){
System.out.println("key:"+entry.getKey()+" value:"+entry.getValue());
}
}b.按鍵排序
HashMap按鍵排序要比按值排序方法容易實現，而且方法很多，下面一一介紹。
第一種：還是熟悉的配方還是熟悉的味道，用Collections的sort方法，只是更改一下比較規則。
第二種：TreeMap是按鍵排序的，預設升序，所以可以通過TreeMap來實現。
public static void sortHashMapByKey(Map hashmap){
System.out.println("按鍵排序後");
//第一步：先建立一個TreeMap例項，建構函式傳入一個Comparator物件。
TreeMap<Integer , String> treemap = new TreeMap<Integer , String>(new Comparator<Integer>(){
@Override
public int compare(Integer o1,Integer o2) {
// TODO Auto-generated method stub
return Integer.compare(o1, o2);
}
});
//第二步：將要排序的HashMap新增到我們構造的TreeMap中。
treemap.putAll(hashmap);
for(Entry<Integer , String> entry : treemap.entrySet()){
System.out.println("key:"+entry.getKey()+" value:"+entry.getValue());
}
}第三種：可以通過keyset取出所有的key，然後將key排序，再有序的將key-value鍵值對存到LinkedHashMap中，這個就不貼程式碼了，有興趣的可以自己去嘗試一下。
c.value去重
對於HashMap而言，它的key是不能重複的，但是它的value是可以重複的，有的時候我們要將重複的部分剔除掉。
方法一：將HashMap的key-value對調，然後賦值給一個新的HashMap，由於key的不可重複性，此時就將重複值去掉了。最後將新得到的HashMap的key-value再對調一次即可。
d.HashMap執行緒同步
第一種：
Map<Integer , String> hs = new HashMap<Integer , String>();
hs = Collections.synchronizedMap(hs);第二種：
ConcurrentHashMap<Integer , String> hs = new ConcurrentHashMap<Integer , String>();(2)IdentifyHashMap
IdentityHashMap與HashMap基本相似，只是當兩個key嚴格相等時，即key1==key2時，它才認為兩個key是相等的 。IdentityHashMap也允許使用null，但不保證鍵值對之間的順序。
(3)WeakHashMap
WeakHashMap與HashMap的用法基本相同，區別在於：後者的key保留物件的強引用，即只要HashMap物件不被銷燬，其物件所有key所引用的物件不會被垃圾回收，HashMap也不會自動刪除這些key所對應的鍵值對物件。但WeakHashMap的key所引用的物件沒有被其他強引用變數所引用，則這些key所引用的物件可能被回收。WeakHashMap中的每個key物件儲存了實際物件的弱引用，當回收了該key所對應的實際物件後，WeakHashMap會自動刪除該key所對應的鍵值對。
接下來是Collection介面及其子類：
(4)ArrayList , LinkedList , Vector
(1)首先，說說它們的關係和區別。ArrayList和Vector本質都是用陣列實現的，而LinkList是用雙鏈表實現的；所以，Arraylist和Vector在查詢效率上比較高，增刪效率比較低；LinkedList則正好相反。ArrayList是執行緒不安全的，Vector是執行緒安全的，效率肯定沒有ArrayList高了。實際中一般也不怎麼用Vector,可以自己做執行緒同步，也可以用Collections配合ArrayList實現執行緒同步。
(2)Tips
前面多次提到擴容的代價很高，所以如果能確定容量的大致範圍就可以在建立例項的時候指定，注意，這個僅限於ArrayList和Vector喲：
ArrayList arrayList = new ArrayList(100);
arrayList.ensureCapacity(200);
Vector vector = new Vector(100);
vector.ensureCapacity(200);(3)其他功能實現
a.排序
List的排序的話就是使用Collections的sort方法，構造Comparator或者讓List中的物件實現Comparaable都可以，這裡就不貼程式碼了。
b.去重
第一種：用Iterator遍歷，遍歷出來的放到一個臨時List中，放之前用contains判斷一下。
第二種：利用set的不可重複性,只需三步走。
//第一步：用HashSet的特性去重
HashSet tempSet = new HashSet(arrayList);
//第二步：將arrayList清除
tempSet.clear();
//第三步：將去重後的重新賦給List
arrayList.addAll(tempSet);(5)Stack
Stack呢，是繼承自Vector的，所以用法啊，執行緒安全什麼的跟Vector都差不多，只是有幾個地方需要注意：
第一：add()和push()，stack是將最後一個element作為棧頂的，所以這兩個方法對stack而言是沒什麼區別的，但是，它們的返回值不一樣，add()返回boolean，就是新增成功了沒有；push()返回的是你新增的元素。為了可讀性以及將它跟棧有一丟丟聯絡，推薦使用push。
第二：peek()和pop()，這兩個方法都能得到棧頂元素，區別是peek()只是讀取，對原棧沒有什麼影響；pop()，從字面上就能理解，出棧，所以原棧的棧頂元素就沒了。
(6)HashSet和TreeSet
Set集合類的特點就是可以去重，它們的內部實現都是基於Map的，用的是Map的key，所以知道為什麼可以去重複了吧。
既然要去重，那麼久需要比較，既然要比較，那麼久需要了解怎麼比較的，不然它將1等於2了，你怎麼辦？
比較是基於hascode()方法和equals()方法的，所以必要情況下需要重新這兩個方法。