Java容器，简而言之就是装载对象的器皿。它们被广泛应用于数据操作的各种场景中：如Web交互服务器返回的列表数据，数据库操作的返回数据等。
Java容器按照其族谱，可以分为两类：一类是 Collection 族，相关实现类直接用于存取多个对象；另一类是 Map 族，其实现类会以键值对（K-V）的结构来存取对象。
从上图可以看到 Collection 族主要的容器类别有三种：List、Set、Queue。下面就深入介绍一下 List 和 Set 这两类常用容器。
【List】
List接口用来存放有序的对象，且允许元素重复。List 最常用的实现类是 ArrayList 和 LinkedList。
1. ArrayList
- 数据结构。ArrayList 数据结构本质为动态数组。在内存中开辟的是连续空间。
- 扩容机制。其默认长度为 DEFAULT_CAPACITY = 10 ，当装载的元素个数超过数组当前的长度时，数组会自动扩容为原来长度的 1.5 倍！
- 性能&特性。在性能方面:【查询和修改】（修改的本质就是查询+替换）：可以通过数组的索引直接获取，效率极高。【新增】：如未超过数组容量，直接添加，效率也很高，但是若发生了扩容，会将已装载的元素复制到扩容后的数组，然后再添加新元素，综合下来的效率就较低了。【删除】：删除数组尾部元素可以直接操作，效率很高，但若要删除前面的元素，则剔除元素后，需要将剩下的数组重新拼接起来，这里也会发生数组复制的操作（System.arraycopy()），效率因此会比较低。
- 安全性。ArrayList是线程不安全的，需要线程安全的场景下，可以使用Vector。
2. LinkedList
- 数据结构。LinkedList 数据结构为双向链表。
- 扩容机制。长度不固定也无限制，每个元素都包含当前值、上一个节点、下一个节点。
- 性能&特性。【查询和修改】：必须通过循环的方式遍历链表，因此效率不高。【新增和删除】：因为链表的特点（内存中不一定连续，通过节点指向串联），直接修改前后节点的指向即可，效率很高。
- 安全性。LinkedList是线程不安全的。
总结
| 容器 | 数据结构 | 扩容机制 | CRUD性能 | 是否支持随机访问（实现RandomAcess接口） |
|---|---|---|---|---|
| ArrayList | 动态数组 | 1.5倍扩容 | 查改快，增删慢 | 支持 |
| LinkedList | 双向链表 | 无限制 | 查改慢，增删快 | 不支持 |
【Set】
Set接口相较List的最大区别是：它是无序的，且不允许元素重复。Set 常用的实现类为 HashSet 和 TreeSet。
1. HashSet HashSet 数据结构是哈希表，它本质就是基于 HashMap 的改造。其存放的元素通过 hash 算法决定其存储位置，而不是按插入顺序，而且发生扩容时，位置可能会发生变化，因此不是有序的。在Map族的介绍中，我们会深入介绍HashMap，因此这里我们就不再对HashSet展开了。
2. TreeSet TreeSet 数据结构是二叉树。它自带排序（默认排序方式是：使用元素的equals方式比较，升序排列），且不允许放入null值。
【Map】
Map接口采用K-V的键值对形式存储数据，方便实现快速的搜索查询。其键K各不相同，且允许为null。Map 的常用实现类有： HashMap、HashTable。
1. HashMap
- 数据结构。HashMap 在JDK1.8之后的数据结构是数组+链表 / 红黑树（JDK1.7及之前，数据结构为数组+链表）。
- 扩容机制。默认容量为
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1<<4，即16。而且构造时传入的任意初始容量都会将其扩充为2的n次幂大小（即：若传入30的初始容量，构造出来的hashmap容量为2^5=32）。 之所以将容量定义为2的n次幂，是因为在存取时，为了决定确定存储位置，会计算key的hash，然后对容量length取余，当length为2的n次幂时，取余的计算就可以用位运算来替换（hash%length==hash&(length-1)），以提高运算的效率。另外，hashmap中还定义了一个默认负载因子LOAD_FACTOR = 0.75，当前元素数量达到 容量length*负载因子LOAD_FACTOR = 12时，HashMap会自动完成扩容的操作，扩容后容量为原来容量的 2 倍（移位运算）！HashMap扩容后，length发生变化，进而触发rehash的操作，即重新计算所有元素的hash及其在数组中的位置，然后重新进行存储过程。这一过程十分消耗性能。 - 存储过程。存储过程如下图所示：
- 安全性。HashMap 是线程不安全的，需要线程安全的场景，一般使用ConcurrentHashMap。HashMap之所以线程不安全，是因为多线程操作rehash过程时，hash冲突可能会导致链表变形为环形链表，而导致遍历死循环（详情可参考疫苗：JAVA HASHMAP的死循环）。
2. HashTable
- 性能&特性。HashTable的数据结构可扩容机制均同HashMap，但是为了避免线程同步的问题，对HashTable的存和取的操作均添加了同步锁，效率较低。
- 安全性。HashTable是线程安全的，但是其put和get方法均采用了同步锁机制，属于全表锁，效率极低，不推荐使用。
3. ConcurrentHahsMap
- 数据结构。ConcurrentHahsMap 在JDK1.8之后的数据结构是数组+链表 / 红黑树（JDK1.7及之前，数据结构为分段式数组+链表）。
- 性能&特性。ConcurrentHahsMap的扩容机制同HashMap。而相比HashTable，ConcurrentHahsMap优化了锁机制，效率更高。
- 安全性。HashMap 是线程不安全的，需要线程安全的场景，一般使用ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap在JDK1.7中实现线程安全的机制是：分段式锁(Segment)，即将数组分成若干段，多线程同步时加锁，只锁定当前一个Segment，不同Segment的访问不存在竞争。而到了JDK1.8之后，对原先的分段式锁方式进行了优化，采用CAS+synchronized的方式来保证线程安全，每次加锁只锁定当前数组位置的链表或红黑树的首节点，在hash不冲突的情况下，也不会产生并发。而且CAS自旋锁→synchronized的锁升级方式也进一步优化了效率。
