集合

ArrayList

ArrayList实现了List接口，是顺序容器，即元素存放的数据与放进去的顺序相同，允许放入null元素，底层通过数组实现。除该类未实现同步外，其余跟Vector大致相同。每个ArrayList都有一个容量(capacity)，表示底层数组的实际大小，容器内存储元素的个数不能多于当前容量。当向容器中添加元素时，如果容量不足，容器会自动增大底层数组的大小。前面已经提过，Java泛型只是编译器提供的语法糖，所以这里的数组是一个Object数组，以便能够容纳任何类型的对象。

LinkedList

inkedList同时实现了List接口和Deque接口，也就是说它既可以看作一个顺序容器，又可以看作一个队列(Queue)，同时又可以看作一个栈(Stack)。这样看来，LinkedList简直就是个全能冠军。当你需要使用栈或者队列时，可以考虑使用LinkedList，一方面是因为Java官方已经声明不建议使用Stack类，更遗憾的是，Java里根本没有一个叫做Queue的类(它是个接口名字)。关于栈或队列，现在的首选是ArrayDeque，它有着比LinkedList(当作栈或队列使用时)有着更好的性能。

Stack & Queue

Java里有一个叫做Stack的类，却没有叫做Queue的类(它是个接口名字)。当需要使用栈时，Java已不推荐使用Stack，而是推荐使用更高效的ArrayDeque；既然Queue只是一个接口，当需要使用队列时也就首选ArrayDeque了(次选是LinkedList)。

PriorityQueue

前面以Java ArrayDeque为例讲解了Stack和Queue，其实还有一种特殊的队列叫做PriorityQueue，即优先队列。优先队列的作用是能保证每次取出的元素都是队列中权值最小的(Java的优先队列每次取最小元素，C++的优先队列每次取最大元素)。这里牵涉到了大小关系，元素大小的评判可以通过元素本身的自然顺序( natural ordering )，也可以通过构造时传入的比较器(Comparator，类似于C++的仿函数)。

HashMap

Java7 HashMap 采用的是冲突链表方式
Java8 对 HashMap 进行了一些修改，最大的不同就是利用了红黑树，所以其由 数组+链表+红黑树 组成。

Java8

在 Java8 中，当链表中的元素达到了 8 个时，会将链表转换为红黑树，在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。

HashSet

HashSet是对HashMap的简单包装，对HashSet的函数调用都会转换成合适的HashMap方法

TreeSet & TreeMap

二者在Java里有着相同的实现，前者仅仅是对后者做了一层包装，也就是说TreeSet里面有一个TreeMap (适配器模式)
TreeMap底层通过红黑树(Red-Black tree)实现，也就意味着containsKey(), get(), put(), remove()都有着log(n)的时间复杂度。其具体算法实现参照了《算法导论》。

非线程安全

出于性能原因，TreeMap是非同步的(not synchronized)，如果需要在多线程环境使用，需要程序员手动同步；或者通过如下方式将TreeMap包装成(wrapped)同步的:

SortedMap m = Collections.synchronizedSortedMap(new TreeMap(...));

什么是红黑树？

红黑树是一种近似平衡的二叉查找树，它能够确保任何一个节点的左右子树的高度差不会超过二者中较低那个的一倍。具体来说，红黑树是满足如下条件的二叉查找树(binary search tree):

每个节点要么是红色，要么是黑色。
根节点必须是黑色
红色节点不能连续(也即是，红色节点的孩子和父亲都不能是红色)。
对于每个节点，从该点至null(树尾端)的任何路径，都含有相同个数的黑色节点。

LinkedHashSet&Map

LinkedHashSet和LinkedHashMap，前者仅仅是对后者做了一层包装，也就是说LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap(适配器模式) 。
可将LinkedHashMap看作采用linked list增强的HashMap

事实上LinkedHashMap是HashMap的直接子类，二者唯一的区别是 LinkedHashMap 在 HashMap 的基础上，采用双向链表(doubly-linked list)的形式将所有entry连接起来，这样是为保证元素的迭代顺序跟插入顺序相同。
图给出了LinkedHashMap的结构图，主体部分跟HashMap完全一样，多了header指向双向链表的头部(是一个哑元)，该双向链表的迭代顺序就是entry的插入顺序。
除了可以保迭代历顺序，这种结构还有一个好处 : 迭代 LinkedHashMap 时不需要像 HashMap 那样遍历整个table，而只需要直接遍历header指向的双向链表即可，也就是说LinkedHashMap的迭代时间就只跟entry的个数相关，而跟table的大小无关。

LinkedHashMap经典用法

LinkedHashMap有一个子类方法protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) ，该方法的作用是告诉Map是否要删除“最老”的Entry，所谓最老就是当前Map中最早插入的Entry，如果该方法返回true，最老的那个元素就会被删除。在每次插入新元素的之后LinkedHashMap会自动询问removeEldestEntry() 是否要删除最老的元素。这样只需要在子类中重载该方法，当元素个数超过一定数量时让removeEldestEntry() 返回true，就能够实现一个固定大小的FIFO策略的缓存。

示例代码如下:

/** 一个固定大小的FIFO替换策略的缓存 */
class FIFOCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V>{
    
    private final int cacheSize;
    
    public FIFOCache(int cacheSize){
        this.cacheSize = cacheSize;
    }

    // 当Entry个数超过cacheSize时，删除最老的Entry
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {
       return size() > cacheSize;
    }
}

WeakHashMap

它的特殊之处在于 WeakHashMap 里的entry可能会被GC自动删除，即使程序员没有调用remove()或者clear()方法。
调用两次size()方法返回不同的值；
两次调用isEmpty()方法，第一次返回false，第二次返回true；
两次调用containsKey()方法，第一次返回true，第二次返回false，尽管两次使用的是同一个key；
两次调用get()方法，第一次返回一个value，第二次返回null，尽管两次使用的是同一个对象。
在缓存场景下，由于内存是有限的，不能缓存所有对象；对象缓存命中可以提高系统效率，但缓存MISS也不会造成错误，因为可以通过计算重新得到。
WeakHashMap 内部是通过弱引用来管理entry的，弱引用的特性对应到 WeakHashMap 上意味着什么呢？将一对key, value放入到 WeakHashMap 里并不能避免该key值被GC回收，除非在 WeakHashMap 之外还有对该key的强引用。

Weak HashSet?

Collections.newSetFromMap(Map<E,Boolean> map)

线程安全的集合

Collections.synchronizedList(new ArrayList<>())
Collections.synchronizedSet(new HashSet<>())

Java基础之集合

集合