零、前言
Collection是[收集品]的意思,这里称[容器],是java中的一个接口，位于
java.util包下
Collection下有三大接口：List(列表)、Set(集合)、Queue(队列)
Collection.png
容器接口子类及方法.png
第一节：List接口
List：列表，顾名思义是一种表结构，核心方法：
按索引插入元素void add(int var1, E var2)
按索引删除元素E remove(int var1);
按索引修改元素E set(int var1, E var2)
按索引查询元素E get(int var1)
特点：
1.增删改查操作都可以按照索引进行精确的控制，所以是元素的有序排列
2.允许相同元素
List子类.png
List是java中使用频率非常高的一个接口，最要的子类：ArrayList、Vector、LinkedList
1.其中ArrayList、Vector是AbstractList-->AbstractCollection-->Collection 路线
2.LinkedList不止实现了List，还实现了Deque，就像得到两个师傅的真传，招式(方法)更多一些
Queue接口是队列(先进先出)，Deque接口(双端队列)是Queue的弟子，两头都能随意进出
所以根据需求即可当栈也可当队列，LinkedList得到了Deque的真传，所以也可以
关于抽象类：
抽象类一般是先实现接口，或者拓展一些子类公用方法，总之就是把能做的先做了。
有种天下父母心的感觉，就像AbstractList对ArrayList说：我能帮你做的尽量都做了，接下来就看你的了
public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E>
public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E>
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E>
1.ArrayList:数组列表
ArrayList.png
2.Vector：载体
Vector.png
3.LinkedList：链式列表
LinkedList.png
4.Vector、ArrayList与 LinkedList的比较
可以说Vector、ArrayList是亲兄弟,LinkedList算个堂兄
| 项目 | 线程安全? | 实现 | 扩容 | 定点添加/删除 | 尾添加/删除 | 查询 | 修改 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ArrayList | 否 | 数组 | 50% | O(n) | O(1) | O(1) | O(1) |
| Vector | 是 | 数组 | 100% | O(n) | O(1) | O(1) | O(1) |
| LinkedList | 否 | 双链表 | -- | O(n) | O(1) | O(n) | O(n) |
尾添加测试[add(E)]
| ---- | 复杂度 | 1000 | 10000 | 10W | 100W | 1000W |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ArrayList | O(1) | 0.0004秒 | 0.0016秒 | 0.0063秒 | 0.0297秒 | 0.6704秒 |
| LinkedList | O(1) | 0.0004秒 | 0.0017秒 | 0.0098秒 | 0.2384秒 | 2.4285秒 |
操作数opCount=1000W:插入的位置与耗时比较
| ---- | 1/9 | 3/9 | 5/9 | 7/9 | 8/9 |
|---|---|---|---|---|---|
| ArrayList | 0.1496秒 | 0.1136秒 | 0.0821秒 | 0.0297秒 | 0.0012秒 |
| LinkedList | 0.0150秒 | 0.0251秒 | 0.0386秒 | 0.0176秒 | 0.0102秒 |
可见ArrayList越往后插入越快，因为要变动的元素越少
LinkedList从两头到中间速度变慢，取决于链表的查询机制，总的来说，
随机添加LinkedList比较有优势些,只是末尾添加ArrayList较好
数组和双链表两种数据结构：
数组：定点添加，后面元素都要往后挪个位，O(n)-------双链表：耗时在找到那个定点，添加很快，综合O(n)
数组：定点删除，后面元素都要往前挪个位，O(n)-------双链表：耗时在找到那个定点，删除很快，综合O(n)
数组：定点查询，数组自带索引光环，O(1) -------双链表：一个一个挨着找 O(n)
数组：定点修改，数组自带索引光环，O(1) -------双链表：耗时在找到那个定点，修改很快，综合O(n)
综上所属：
随机访问、修改性能：Vector、ArrayList>LinkedList
考虑到Vector、ArrayList添加或删除时：
1.可能伴随扩容/缩容，
2.当元素个数巨大时，可能造成大量空闲空间
3.数组连续开辟空间，会造成储存空间的碎片化
的这些问题，在大量添加或删除操作使用LinkedList是更好的选择
因为双链表：
1.双链表的添加/删除耗时在查找工作，而双链表查询时会查看索引在前半还是后半
来决定从头查询或从尾查询，从而最差情况只需size/2,而数组最差情况为size
2.链表不需要开辟连续空间，从而避免储存空间的碎片化
另外在数据非常巨大的时候：
LinkedList基于双链表，需要new 巨大数量的节点(Node),
Vector、ArrayList只是开辟空间，所以更好一些，所以根据需求酌情处理
关于 Vector
顺便提一下只有Vector容器对象可以用
vector.elements()获取Enumeration对象，其他列表的需要自定义
在合并字节输入流SequenceInputStream时需要传递一个Enumeration对象，Vector有了用处
SequenceInputStream(Enumeration<? extends InputStream> e)
Vector类对集合的元素操作时都加了synchronized，保证线程安全。但使得效率下降：如
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, elementCount);
return true;
}
所谓同步：即当一个Iterator被正在被使用，另一个线程对Vector添加或删除元素，这时调用Iterator的方法时将抛出异常
public synchronized void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final Object[] es = elementData;
final int size = elementCount;
for (int i = 0; modCount == expectedModCount && i < size; i++)
es[i] = operator.apply(elementAt(es, i));
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
modCount++;
}
可以看到很多关于修改的方法当:modCount != expectedModCount时都会扔一个ConcurrentModificationException异常
也就是期望的修改次数与真实的修改次数不一致时
第二节：Set接口
集合：数学上的集合性质：
确定性：给定一个集合，任给一个元素，该元素或者属于或者不属于该集合
互异性：一个集合中，任何两个元素都认为是不相同的，即每个元素只能出现一次。
无序性：一个集合中，每个元素的地位都是相同的，元素之间是无序的。
Set的操作比较少，基本上也就是Collection传下来的方法
Set一般基于Map来实现：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet的特性，根本上是HashMap、LinkedHashMap、TreeMap的特性
1.HashSet
HashSet内部有一个HashMap<E,Object> map成员变量，增删实际上是使用map的方法
按照哈希的顺序:hashCode()，equals(Object obj)
底层实现：HashMap
HashSet.png
private transient HashMap<E,Object> map;
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
2.LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类，源码少得可怜,基本上都是调用父类(HashSet)的构造方法
基于一个由链表实现的哈希表，保留了元素插入顺序
底层实现：LinkedHashMap
LinkedHashSet.png
LinkedHashSet中：
public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
super(initialCapacity, loadFactor, true);
}
HashSet中的三参构造
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
3.TreeSet---有序集合
实现NavigableSet：使用元素的compareTo对元素进行排序,也可使用Comparator自定义比较器
TreeSet多拜了一个师傅：NavigableSet-->SortedSet 使用方法也多几个
底层实现：TreeMap
public TreeSet() {
this(new TreeMap<>());
}
TreeSet.png
插入元素顺序比较
HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();
hashSet.add("赵");
hashSet.add("钱");
hashSet.add("孙");
hashSet.add("李");
//按照哈希的顺序:hashCode()，equals(Object obj)
System.out.println(hashSet);//[钱, 赵, 孙, 李]
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add("赵");
linkedHashSet.add("钱");
linkedHashSet.add("孙");
linkedHashSet.add("李");
//基于链表实现了插入的顺序
System.out.println(linkedHashSet);//[赵, 钱, 孙, 李]
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add("赵");
treeSet.add("钱");
treeSet.add("孙");
treeSet.add("李");
//按照compareTo()的排序
System.out.println(treeSet);//[孙, 李, 赵, 钱]
| 项目 | 线程安全? | 实现 | add | remove | contains |
|---|---|---|---|---|---|
| HashSet | 否 | HashMap | O(1) | O(1) | O(1) |
| LinkedHashSet | 否 | LinkedHashMap | O(1) | O(1) | O(1) |
| TreeSet | 否 | TreeMap | O(log(n)) | O(log(n)) | O(log(n)) |
第三节：Queue
关于队列，是一直先进先出的线性数据结构，使用场合比较狭窄
子类常见的有PriorityQueue(优先队列)和上文提到的LinkedList。
queue.png
PriorityQueue
PriorityQueue优先队列，是基于数组实现的二叉堆来实现的特殊队列，具有完全二叉树的性质。
每次从优先队列中取出来的元素要么是最大值或最小值（最大堆/最小堆）
Collection的简单总结就酱紫
后记：捷文规范
1.本文成长记录及勘误表
| 项目源码 | 日期 | 备注 |
|---|---|---|
| V0.1--无 | 2018-10-1 | Java总结之容器家族--Collection |
| V0.2--无 | 2018-10-11 | 增加Vector在SequenceInputStream中的作用 |
2.更多关于我
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来源：CSDN
作者：张风捷特烈
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