前不久面试官让我说一下怎么理解java数据结构框架，之前也看过部分源代码，balabala讲了一堆，如今总结一下。
java.util包中三个重要的接口及特点：List（列表）、Set（保证集合中元素唯一）、Map（维护多个key-value键值对，保证key唯一）。其不同子类的实现各有差异，如是否同步（线程安全）、是否有序。
经常使用类继承树：
下面结合源代码解说经常使用类实现原理及相互之间的差异。
Collection （全部集合类的接口）
List、Set都继承自Collection接口。查看JDK API，操作集合经常使用的方法大部分在该接口中定义了。
Collections （操作集合的工具类）
对于集合类的操作不得不提到工具类Collections，它提供了很多方便的方法，如求两个集合的差集、并集、拷贝、排序等等。
由于大部分的集合接口实现类都是不同步的。能够使用Collections.synchronized*方法创建同步的集合类对象。
如创建一个同步的List：
List synList = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
事实上现原理就是又一次封装new出来的对象，操作对象时用关键字synchronized同步。看源代码非常easy理解。
Collections部分源代码：//Collections.synchronizedList返回的是静态类SynchronizedCollection的实例，终于将new出来的ArrayList对象赋值给了Collection<E> c。 static class SynchronizedCollection<E> implements Collection<E>, Serializable { final Collection<E> c; // Backing Collection final Object mutex; // Object on which to synchronize SynchronizedCollection(Collection<E> c) { if (c==null) throw new NullPointerException(); this.c = c; mutex = this; } //... public boolean add(E e) { //操作集合时简单调用原本的ArrayList对象，仅仅是做了同步 synchronized (mutex) {return c.add(e);} } //... }List （列表）
ArrayList、Vector是线性表。使用Object数组作为容器去存储数据的，加入了非常多方法维护这个数组。使其容量能够动态增长。极大地提升了开发效率。它们明显的差别是ArrayList是非同步的。Vector是同步的。不用考虑多线程时应使用ArrayList来提升效率。
ArrayList、Vector 部分源代码：//ArrayList.add public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! //能够看出加入的对象放到elementData数组中去了 elementData[size++] = e; return true; } //ArrayList.remove public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) //移除元素时数组产生的空位由System.arraycopy方法将其后的全部元素往前移一位，System.arraycopy调用虚拟机提供的本地方法来提升效率 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // Let gc do its work return oldValue; } //Vector add方法上多了synchronized关键字 public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; }LinkedList是链表，略懂数据结构就知道事实上现原理了。链表随机位置插入、删除数据时比线性表快，遍历比线性表慢。
双向链表原理图：
LinkedList部分源代码：//源代码非常清晰地表达了原理图 public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable { //头尾节点 transient Node<E> first; transient Node<E> last; } //节点类 private static class Node<E> { //节点存储的数据 E item; Node<E> next; Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
由此可依据实际情况来选择使用ArrayList（非同步、非频繁删除时选择）、Vector（需同步时选择）、LinkedList（频繁在任何位置插入、删除时选择）。
Map（存储键值对。key唯一）
HashMap结构的实现原理是将put进来的key-value封装成一个Entry对象存储到一个Entry数组中，位置（数组下标）由key的哈希值与数组长度计算而来。假设数组当前下标已有值，则将数组当前下标的值指向新加入的Entry对象。
有点晕。看图吧：
看完图再看源代码。非常清晰。都不须要凝视。public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable { transient Entry<K,V>[] table; public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value); int hash = hash(key); int i = indexFor(hash, table.length); //遍历当前下标的Entry对象链，假设key已存在则替换 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } addEntry(hash, key, value, i); return null; } } static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; V value; Entry<K,V> next; int hash; }TreeMap是由Entry对象为节点组成的一颗红黑树，put到TreeMap的数据默认按key的自然顺序排序，new TreeMap时传入Comparator自己定义排序。红黑树网上非常多资料，我讲不清，这里就不介绍了。
Set（保证容器内元素唯一性）
之所以先讲Map是由于Set结构事实上就是维护一个Map来存储数据的。利用Map结构key值唯一性。
HashSet部分源代码：public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { //无意义对象来作为Map的value private static final Object PRESENT = new Object(); public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } }HashSet、TreeSet分别默认维护一个HashMap、TreeMap。
