Java集合类

ArrayList

实现原理：由数组实现的。元素有序，允许重复。

//其中增长长度的方法，可以看到是创建一个新数组，传入旧数组和新的数组长度。
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

优点：随机访问元素速度快。

缺点：中间插入与移除元素的速度慢。

用途：列表。

LinkedList

实现原理：由双向链表实现。元素有序，允许重复。

//其中查找某下标元素方法，可以看到是通过链来找的。
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    if (index < (size >> 1)) { // ">> 1” 相当于除于2 
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

优点：中间插入与删除的速度快。

缺点：随机访问则相对较慢。

用途：堆栈、队列、双向链表。

HashMap

实现原理：实现一个哈希表，存储元素(key/value)时，用key计算hash值，如果hash值没有碰撞，则只用数组存储元素；如果hash值碰撞了，则相同的hash值的元素用链表存储；如果相同hash值超过8个，则相同的hash值的元素用红黑树存储。获取元素时，用key计算hash值，用hash值计算元素在数组中的下标，取得元素如果命中，则返回；如果不是就在红黑树或链表中找。

PS：存储元素的数组是有冗余的。

//其中put方法。
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //判断table是否为空，为空创建。
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //计算index值，取得已存在的p元素。
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //判断取得的p元素是否就是要的
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //判断元素是否是红黑树的元素
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //都不是，则是有多个相同hash值的元素，这些元素用链表存储
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //链表数据超过8个，则转换成红黑树存储
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            //写入
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

特点：存储键值对（key允许null，key不能重复），非同步、不保证有序，也不保证顺序不随时间变化。

HashSet

实现原理：用一个HashMap实例存储数据，本质上就是HashMap那一套。

//其中添加元素方法
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

特点：允许null元素，元素不能重复，非同步，不保证有序。

TreeMap

实现原理：红黑树。

特点：存储键值对（key不允许null，key不能重复），非同步、按键有序。

TreeSet

实现原理：用一个TreeMap实例存储数据，本质上就是TreeMap那一套。

特点：不允许null元素，元素不能重复，非同步，保证有序。

线程安全集合

上面所说的集合都是非线程安全集合。

线程安全集合有：

Vector：效率较低，不建议使用。

Hashtable：实现原理与HashMap类似，只不过没有转成红黑树的过程。存储键值对（key和value都不允许为null）。

Stack：堆栈类。