java集合框架

一.集合框架的概述

1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器
　说明：此时的存储，主要是指内存层面的存储，不涉及到持久化的存储

2.1数组在存储多个数据方面的特点：
　　1）一旦初始化之后，其长度就确定了
　　2）数组一旦定义好以后，其元素的类型也就确定了

2.2数组在存储多个数据方面的缺点：
　　1）一旦初始化以后，其长度不可改变
　　2）数组提供的方法有限。对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高
　　3）获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
　　4）数组存储数据的特点：有序，可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足

3.Java集合可分为Conllection和Map两种体系
　　Conllection接口：单列数据，定义了存取一组对象点方法的集合
　　其主要子接口：
　　　　|----List:元素有序、可重复的集合（"动态"数组）
　　　　　　List的主要实现类：arrayList、LinkedList、Vector
　　　　|----Set:元素无序、不可重复的集合
　　　　　　Set的主要实现类：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
　　Map接口：双列数据，保存具有映射关系"key-value"的集合
　　Map的主要实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

二.Collection接口

List接口

ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？

相同点：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同，存储有序的、可重复的数据

不同点：

1.ArrayList是List接口的主要实现类，线程不安全，效率高；底层使用Object[] elementData存储

2.LinkedList对于频繁的插入、删除操作，效率比ArrayList效率高；底层使用双向链表存储

3.Vector是List接口的古老实现类，线程安全，效率低；底层使用Object[] elementData存储

ArraList源码分析：
------jdk7

ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
...
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容默认情况是扩容为原来的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中

------jdk8

ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}，并没有创建长度为10的数组
list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组，并将123添加到elementData中

Vector源码分析:
　　jdk7和jdk8中通过Vector构造器创建对象，底层都创建了长度为10的数组
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍

Set接口

HashSet添加元素过程：
　　向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值。此哈希值通过某种算法计算出HashSet底层数组中的存放位置（即：索引位置），判断数组此位置上是有否已经有其他元素：
　　　　如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。
　　　　如果此位置上有其他元素b（或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b（或以链表存在的多个元素）的hash值：
　　　　　　如果hash值不相同，则元素a添加成功（以链表的方式存储）
　　　　　　如果hash值相同，然后调用元素a所在类的equals()方法：
　　　　　　　　equals()返回true，元素a添加失败
　　　　　　　　equals()返回false，元素添加成功（以链表的方式存储）
对于在已是链表方式存储的索引位置上添加元素时：
　　jdk7：元素a放到数组中，只想原来的元素
　　jdk8：原来的元素在数组中，指向元素a

TreeSet：
　　1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
　　2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口）和定制排序（Comparator）
　　3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0，不再是equals()
　　4.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0，不再是equals()
　　底层是采用红黑树的存储结构

Map接口

HashMap:Map的主要实现类，线程不安全，效率高，可以存储null的key和value
　　LinkedHashMap:保证子啊遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
　　原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
　　对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap
　　
　　TreeMap:保证按照添加的key-value进行排序，实现排序遍历。此时考虑从key的自然排序或定制排序
　　　　底层使用红黑树
　　HashTable:作为古老的实现类，线程安全，效率低，不能存储null的key和value
　　　　properties：常用来处理配置文件。key-value都是String类型
　　
　　HashMap的底层：数组+链表（jdk7及以前）
　　　　数组+链表+红黑树（jdk8）

HashMap的底层实现原理：
jdk7

HashMap map = new HashMap();
//在实例化以后，底层创建了长度为16的一维数组Entry[] table
map.put(key1,value1);
/*
首先，调用key1所在类的hashCode()方法，计算出key1的哈希值，再经过某种算法，得到再Entry数组中存放的位置：
  如果此位置上数据为空，此时的key1-value1添加成功
  如果此位置上数据不为空(存在一个数据或多个数据(以链表形式存在))，比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
    如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功(以链表发方式存储)
    如果哈希值相同，调用key1所在类的equals()方法
      如果equals()返回false，则添加成功(以链表发方式存储)
      如果equals()返回true，则使用value1替换掉之前的value

*/

HashMap的默认扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原来的数据复制过来。
默认加载因子：0.75
扩容临界值：容量*加载因子
jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：
　　1.new HashMap()：底层没有创建长度为16的数组
　　2.jdk8的底层数组是 Node[ ]，而不是Entry[ ]
　　3.首次调用put()方法时，在底层创建长度为16的数组
　　4.jdk7中底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
　　　　当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在数据个数大于8 且当前数组长度大于64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑时存储。