集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map
一、Collection
Collection接口是最基本的集合接口，它不提供直接的实现，它代表的是一种规则，它所包含的元素都必须遵循一条或者多条规则。如有些允许重复有些则不行、有些必须要按照顺序插入而有些则是散列，有些支持排序有些不支持。 此外Collection是单列集合类的根接口。它有两个重要的子接口，分别是List和Set。
Collection 常用功能
Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：
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public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。 -
public void clear():清空集合中所有的元素。 -
public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。 -
public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。 -
public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。 -
public int size(): 返回集合中元素的个数。 -
public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
二、List接口
List集合代表一个有序、可重复集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
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public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。 -
public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。 -
public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。 -
public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新
实现List接口的集合主要有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。
(1)ArrayList
ArrayList是一个动态数组，是List类的典型实现。每一个ArrayList都有一个初始容量（10），该容量代表了数组的大小。随着元素增加，容器也会不断的扩容。最好预估一个合适初始容量，避免过多的进行扩容操作降低效率。 ArrayList擅长于随机访问，元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以是最常用的集合。。同时ArrayList是非同步的。
List list = Collections.synchronizedList( new ArrayList() );//使用Collections工具类实现ArrayList的同步（通常情况下不使用Vector）
ps：**扩容时机：**当数组的大小大于初始容量的时候(比如初始为10，当添加第11个元素的时候)，就会进行扩容，新的容量为旧的容量的1.5倍。**扩容方式：**扩容的时候，会以新的容量建一个原数组的拷贝，修改原数组，指向这个新数组，原数组被抛弃，会被GC回收。
(2）LinkedList
LinkedList是一个双向链表,LinkedList的实现机制与ArrayList的实现机制完全不同，ArrayLiat内部以数组的形式保存集合的元素，所以随机访问集合元素有较好的性能；LinkedList内部以链表的形式保存集合中的元素，所以随机访问集合中的元素性能较差，**但在插入删除元素时有较好的性能。**与ArrayList一样，LinkedList也是非同步的。
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));//构造同步LinkedList
除了可以根据索引访问集合元素外，LinkedList还实现了Deque接口，可以当作双端队列来使用，也就是说，既可以当作“栈”使用，又可以当作队列使用。
而且LinkedList提供了大量首尾操作的方法：
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public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。 -
public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。 -
public E getFirst():返回此列表的第一个元素。 -
public E getLast():返回此列表的最后一个元素。 -
public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。 -
public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。 -
public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。 -
public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。 -
public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。
ps:
arraylist和linkedlist区别
1.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
2.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数 据，LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据，要移动插入点及之后的所有数据。
(3）Vector
Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。
ps:如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%.如过在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势。
(4）Stack
Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
三、Set接口
同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
Set集合几个常用实现类：
（1）HashSet类
HashSet是Set集合最常用实现类。HashSet是按照hash算法来存储元素的。它所存储的元素也是是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。 HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。
它内部元素的顺序是由哈希码来决定的，所以它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。另外它不是线程同步的。
HashSet查找原理如下：
基于HashSet以上的存储原理，在查找元素时，HashSet先计算元素的HashCode值（也就是调用对象的hashCode方法的返回值），然后直接到hashCode值对应的位置去取出元素即可，这就是HashSet速度很快的原因。
重写hashCode()方法的基本原则如下：
- 在程序运行过程中，同一个对象的hashCode()方法返回值应相同。
- 当两个对象通过equals()方法比较返回true时，这两个对象的hashCode()方法返回值应该相等。
- 对象中用作equals()方法比较标准的实例变量，都应该用于计算hashCode值。
**ps: **
HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。 哈希表探测方法公式【Hash(key) = key%表长】
哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的
（2）LinkedHashSet类
HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序因此有了LinkedHashSet。LinkedHashSet是HashSet的一个子类，具有HashSet的特性，也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置。但它使用链表维护元素的次序，元素的顺序与添加顺序一致。由于LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet，但在迭代访问Set里的全部元素时由很好的性能。
（3）TreeSet类
基于TreeMap，生成一个总是处于排序状态的set，内部以TreeMap来实现。它是使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建Set 时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。另外它**不是线程同步的。**采用红黑树的数据结构来存储集合元素，TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，默认采用自然排序。
（4）EnumSet类
EnumSet是一个专为枚举类设计的集合类，不允许添加null值。EnumSet的集合元素也是有序的。枚举的专用Set。所有的元素都是枚举类型。
（5）各Set实现类的性能分析
HashSet的性能比TreeSet的性能好（特别是添加，查询元素时），因为TreeSet需要额外的红黑树算法维护元素的次序，如果需要一个保持排序的Set时才用TreeSet，否则应该使用HashSet。
LinkedHashSet是HashSet的子类，由于需要链表维护元素的顺序，所以插入和删除操作比HashSet要慢，但遍历比HashSet快。
EnumSet是所有Set实现类中性能最好的，但它只能 保存同一个枚举类的枚举值作为集合元素。
以上几个Set实现类都是线程不安全的，如果多线程访问，必须手动保证集合的同步性。
四、Map接口
Map与List、Set接口不同。Map中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值，提供了key到Value的映射。因此不能存在相同的key值，当然value值可以相同。
**ps: **Collection中的集合称为单列集合，Map中的集合称为双列集合
Map接口中定义了很多方法，常用的如下：
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public V put(K key, V value): 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。 -
public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。 -
public V get(Object key)根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。 -
boolean containsKey(Object key)判断集合中是否包含指定的键。 -
public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。 -
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。
tips:
使用put方法时，若指定的键(key)在集合中没有，则没有这个键对应的值，返回null，并把指定的键值添加到集合中；
若指定的键(key)在集合中存在，则返回值为集合中键对应的值（该值为替换前的值），并把指定键所对应的值，替换成指定的新值。
(1)HashMap
HashMap<K,V>：存储数据采用的哈希表结构，元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。 底层以哈希表数据结构实现，查找对象时通过哈希函数计算其位置，它是为快速查询而设计的，其不是同步的，且允许空值作为键和值。
工作原理：
HashMap通过put()和get()方法存储和获取对象。当我们将键值对传递给put()方法时，它调用建对象的hashCode()方法来计算hashCode值，然后找到bucket位置来储存值对象。当获取对象时，通过建对象的equals()方法找到正确的键值对，返回对象。HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会存储在哈希数数组的链表的下一个节点中。
(2)HashTable
也是以哈希表数据结构实现的，解决冲突时与HashMap也一样也是采用了散列链表的形式，不过性能比HashMap要低。其不允许空值作为键和值。
HashMap与Hashtable区别：
- HashMap是线程不安全，HashTable是线程安全的。
- HashMap可以使用null值最为key或value；Hashtable不允许使用null值作为key和value，如果把null放进HashTable中，将会发生空指针异常。
ps
2.1）Properties
Properties类时Hashtable类的子类，它相当于一个key、value都是String类型的Map，主要用于读取配置文件。
(3)LinkedHashMap实现类
LinkedHashMap<K,V>：HashMap下有个子类LinkedHashMap，存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致；通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
(4)TreeMap
‘键’以自然顺序或自定义比较器来规则排序，内部以red-black（红-黑）树数据结构实现，实现了SortedMap接口。它不是线程同步的。
五、Queue
队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端进行删除操作，而在表的后端进行插入操作。它主要分为两大类，一类是阻塞式队列，队列满了以后再插入元素则会抛出异常，主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。另一种队列则是双端队列，支持在头、尾两端插入和移除元素，主要包括：**ArrayDeque **LinkedBlockingDeque、LinkedList。 LinkedList类实现了Queue接口，因此我们可以把LinkedList当成Queue来用。
