一、 容器類：

下圖摘自《Java編程思想》,很好地展示了整個容器類的結構。

由上圖可知，容器類庫可分為兩大類，各自實現了Collection接口和Map接口，下面就常見的類進行一下分類：

實現Collection接口的容器類

Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack
├Set

│├TreeSet
│└HashSet

└LinkedHashSet

├Queue

│├LinkedList

│├DelayQueue
│└PriorityQueue

實現Map接口的容器類

Map
├HashMap

└LinkedHashMap

├Hashtable

├IdentityHashMap

├TreeMap
└WeakHashMap

容器類由兩個頂層接口自上而下擴展：

• Collection： 存放獨立元素的序列
• Map：存放key—value類型的鍵值對元素。

　　其中值得註意的是：Collection提供了Iterable()模式，可以獲取到Iterator對集合內的元素進行遍歷，而Map則需要先得到Collection進而得到Iterator進行遍歷。

　　其中 接口List、Set、Queue實現了Collection接口，對應的List、Set和Queue又有其具有實現的類。實現了Map接口的主要有HashMap、LinkedHashMap、Hashtable、IdentityHashMap、TreeMap、WeakHashMap。

二、 實現Collection接口的容器類

　　下面就List、Set和Queue下的幾種常見容器展開簡要的介紹

2.1 List接口

　　兩種典型實現：

• LinkedList:

　　底層實現為鏈表，對於這種實現結構而言，插入和刪除操作效率高，而隨機訪問元素時效率較ArrayList低。

　　同時，又由於LinkedList實現了Deque接口，故而它還能提供List接口中沒有定義的方法，專門用於操作表頭和表尾的元素，可以當做堆棧和隊列使用。

• ArrayList：

底層實現為數組，此種結構在隨機訪問和查詢時效率高，而在進行插入和刪除操作時效率較低。此外，由於其底層實現是數組，故而當數組大小不足需要增加存儲空間時，就需要將現有數組中已有的數據復制到新的存儲空間中。

兩種棄用的List實現：

• Vector：

Vector和ArrayList一樣也是通過數組實現的，故而其特性和ArrayList類似（Vector底層數組實現在擴容時是擴展1倍，而ArrayList則擴展50%+1個），其中值得特別註意的一點是Vector是一種線程安全的容器，即在某一時刻只有一個線程能夠寫Vector，避免在多線程同時寫時引起的不一致性，但由於實現同步（synchronized關鍵字）需要較高的代價，故訪問速度較慢。

• Stack:

是Vector的一個子類，實現了一個標準的後進先出的棧。（現在實現堆棧的功能一般使用LinkedList）

2.2 Set接口

是一種不包含重復元素的Collection，同時Set允許null元素。加入set的元素必須定義equals()方法來確保對象的唯一性。

幾種典型的實現：

• Hashset：

利用哈希函數進行了查詢效率上的優化，是一種為快速查找而設計的Set，存入其中的元素必須定義hashCode()；

• LinkedHashSet：

具有Hashset的查詢速度，且內部使用鏈表來維護元素的順序。元素同樣必須定義HashCode()方法

• TreeSet：

保持有序的Set（實現了SortedSet接口），底層結構為紅黑樹，使用它可以從Set中得到有序的序列。元素必須實現Comparable接口

2.3 Queue接口：

• PriorityQueue：

存儲在其中的元素該需要實現Comparable接口，即自己完成優先級的定義

• Deque：

雙向隊列，可以在任何一段添加或移除元素。其中LinkedList實現了Deque接口，可實現隊列或棧的數據結構。

三、實現Map接口的容器類

　　Map沒有繼承Collection的接口，其提供了key到value的映射，一個Map中不能包含相同的key，每個key只能映射一個value。

　　幾種典型的實現：

• Hashtable:

　　線程安全

　　任何非空（non-null）的對象都可作為key或者value。

　　添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷為常數。

通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操作。

由於key的對象將通過計算其散列函數確定與之對應的value的位置，因此任何作為key的對象必須實現hashcode和equeals方法。

• HashMap：

線程不安全

HashMap和Hashtable類似，不同之處在於HashMap是非同步的，並且允許null，即null value和null key，但是將HashMap視為Collection時（values()方法可返回Collection），其叠代子操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此，如果叠代操作的性能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得過高，或者load factor過低

• IdentityHashMap：

比較鍵（和值）時使用引用“==”代替equal。即在 IdentityHashMap 中，當且僅當 (k1==k2) 時，才認為兩個鍵 k1 和 k2 相等

而在正常 Map 實現（如 HashMap）中，當且僅當滿足下列條件時才認為兩個鍵 k1 和 k2 相等：(k1==null ? k2==null : e1.equals(e2))）。

該類是應用於特定場景下,即當我們必須使用地址相等來判斷值相等的場合，以及我們確定只要其地址不相等，則其equals方法的結果也必定不相等的場合。

一個很好的例子就是線程本地存儲中的ThreadLocal類，該類的原理是根據Thread從其內部的Map中獲取線程獨立的值，那麽當我們使用只判斷地址相等的IdentityHashMap就會比HashMap要快一些。

• WeakHashMap：
  WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，如果一個key不再被外部所引用，那麽該key可以被GC回收。
• ConcurrentHashMap

線程安全的Map，與HashTable不同的，它的線程安全的實現不涉及到同步加鎖，它引入了一個“分段鎖”的概念，即將一個大的Map拆分成多個”HashTable”（實質上是Segment），當多線程訪問容器中不同數據段的數據時，線程間就不存在鎖的競爭關系。

ConcurrentHashMap是由Segment數組和HashEntry數組結構組成。其中Segment是一種可重入鎖，HashEntry則用於存儲鍵值對數據。

Segment的結構和HashMap類似，是一種數組和鏈表的結構。一個Segment中包含一個HashEntry數組。每個HashEntry是一個鏈表結構的元素。每個Segment守護著 一個HashEntry中的元素，當要對HashEntry數組的數據進行修改時，必須首先獲得與它對應的Segment鎖。

三、怎麽選用容器類

　　在日常開發中，怎麽選用合適的容器類關乎到程序的性能以及正確性等，所以怎麽選用合適的容器類很關鍵。

　　首先一點，容器類中存儲的都是對象的引用，而非對象本身。出於便利的角度，一般簡稱對象的引用為對象。正如上面講到的不同的容器存儲的對象類型不同，並且具有的方法也不同，或是在進行相同操作時的效率也存在差異。

　　簡單來講，我們將存儲的對象分為元素和鍵值對兩種。

　　元素一般采用實現Collection接口的容器類存儲。又根據元素是否有序（TreeSet），元素是否唯一有所區別（實現Set接口的類），是否要求線程安全（Vector），常進行的操作（ArrayList和LinkedList的選用）等要求進行篩選；

　　而鍵值對則采用實現Map接口的容器類進行存儲，又根據是否要求線程安全（ConcurrentHashMap）、是否有必要進行內存的釋放（針對內存優化的WeakHashMap）、是否要求有序（TreeMap）、IdentityHashMap（是否可以用==替換equals來提示效率）等要求來進行篩選。

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