集合使用List、Map、Set

List接口、Set接口继承自Collection接口，Map接口无继承父接口

• 线程安全：HashTable、ConcurrentHashMap、Vector、StringBuffer
• 非线程安全：LinkedList、ArrayList、HashSet、HashMap、TreeMap、StringBuilder

List、Set、Map初识

List

• 有序
• 可重复
• 支持下标,for循环,迭代器遍历
• 长度可动态增长
• 查找元素效率高
• 插入删除效率低（会引起其他元素位置改变）

Set

• 无序（集合中元素由HashCode决定顺序、集合中对象需重写equals()）
• 不可重复（重复被覆盖）
• 仅支持迭代器遍历（无序，无法用下标获取值）
• 查找元素效率低
• 插入删除效率高（不会引起其他元素位置改变）

Map

• 存储键值对数据

List、Set、Map使用

List

ArrayList使用

• 1. 基于动态数组的数据结构，因地址连续索引取值效率高，但会导致插入和删除效率低（需移动数据）

# ArrayList.kt
# 索引取值速度快
fun get(index: Int): E {
    if (index >= size)
        throw IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index))

    return elementData[index] as E
}

fun set(index: Int, element: E): E {
    if (index >= size)
        throw IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index))

    val oldValue = elementData[index] as E
    elementData[index] = element
    return oldValue
}

# 插入会先判断是否需扩容，中间插值会涉及其他元素操作，将其后元素偏移1位，效率自然降低
fun add(index: Int, element: E) {
    if (index > size || index < 0)
        throw IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index))

    // Increments modCount!!
    ensureCapacityInternal(size + 1)
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index)
    elementData[index] = element
    size++
}

# 删除元素需将其后元素向前偏移1位，效率自然降低
fun remove(index: Int): E {
    if (index >= size)
        throw IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index))

    modCount++
    E oldValue = (E) elementData[index]

    int numMoved = size - index - 1
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved)

    // clear to let GC do its work
    elementData[--size] = null

    return oldValue
}

• 2. 支持快速随机查找

# ArrayList.kt
class ArrayList<E> : AbstractList<E>, List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    // RandomAccess是支持快速随机访问的标记
}

# Collections.kt
# ArrayList的indexOf和lastIndexOf分别是从头和尾遍历查找，显然比Collections中二分查找效率低
fun <T> binarySearch(list: List<Comparable<T>?>, key: T): Int {
    return if (list is RandomAccess || list.size < Collections.BINARYSEARCH_THRESHOLD)
        Collections.indexedBinarySearch<T>(list, key)
    else
        Collections.iteratorBinarySearch<T>(list, key)
}

LinkedList使用

• LinkedList基于链表的数据结构，因地址任意，所以开辟内存空间无需等连续地址，相应的插入和删除效率高，但查询效率低（需移动指针）

Vector使用

• Vector基于数组的数据结构，是线程安全的，通过synchronized修饰实现，线程同步，效率比ArrayList稍差，所以很少使用；同样采用连续空间存储元素，但扩容方式与ArrayList不同（Vector可设置增长因子，ArrayList不可以）

3种List使用对比

• 需对数据进行多次增删改操作时采用LinkedList
• 对数据访问较高场景采用ArrayList
• 不考虑线程安全场景ArrayList比Vector效率高

Set

HashSet、TreeSet使用

• HashSet是基于哈希表的数据结构，数据无序，可存入null（只能放一个，不可重复），放入对象需实现hashCode()（是以hashCode作为标识），因具有相同内容的String对象hashCode一致，所以不可重复，但同一个类对象可放入不同实例
• TreeSet是基于二叉树（红黑树）的数据结构，数据自动排序，不可存入null值
• HashSet基于Hash算法实现，性能优于TreeSet，无需排序功能优先使用HashSet

Map

HashMap、TreeMap、HashTable、ConcurrentHashMap使用

• HashMap基于哈希表（散列表）的数据结构，添加的键类需重写hashCode()和equals()，允许空键值，可以使用初始容量和负载因子优化HashMap内存使用。散列表冲突处理方式：开放定址法、链表法。HashMap采用链表法
• TreeMap基于红黑树的数据结构，非线程安全，该树处于平衡状态
• HashTable线程安全，效率比HashMap低，不允许空键值
• ConcurrentHashMap作为一种线程安全且高效的哈希表解决方案（分段锁方案），相比HashTable的全表锁性能提高很多
• HashMap适用于Map中插入、删除、查找元素
• TreeMap适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键值