Java容器（一）—— 「容器的族谱」

基本概念

在Java当中，如果有一系列类专门用来存放其它类的对象，这个类就叫做容器，或者就叫做集合，集合就是将若干性质相同或相近的类对象组合在一起而形成的一个整体。
容器的内容是我们工作中必须要深入学习和掌握的，因此也是我们面试必问、必考的问题，重要性毋庸置疑。

容器的前身应该是数组，数组也是用于存放对象的，但是数组存在结构单一、功能简单以及容量固定的问题，因此容器就诞生了。

容器与数组的区别与联系：
1、容器不是数组，不能通过下标的方式访问容器中的元素
2、数组的所有功能通过Arraylist容器都可以实现，只是实现的方式不同
3、如果非要将容器当做一个数组来使用，通过toArraylist方法返回的就是一个数组

容器的大族谱

容器按照存放数据的特性主要分为两大类，Collection以及Map。

1. Collection
一个独立元素的序列，这些元素都服从一条或多条规则。其中List必须按照插入的顺序保存元素、Set不能有重复的元素、Queue按照排队规则来确定对象的产生顺序（通常也是和插入顺序相同）

List：一个有序集合，可以包含重复元素。你可以通过它的索引来访问任何元素。List更像长度动态变换的数组。
Set：一个不能包含重复元素的集合。这个接口对数学集合抽象进行建模，被用来代表集合，就如一副牌。
Queue：队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。
Deque：双向队列，同时支持在队列的前后端插入和删除。

2.Map
通过Key-Value的方式进行存储，允许通过Key方式查找Value。

List族谱

List的主要实现类如下表

实现类	内部数据结构	是否并发安全	并发安全实现方式
ArrayList	数组	否	N/A
LinkedList	双向链表	否	N/A
Vector	数组	是	同步方法
Stack	数组/栈	是	同步方法
CopyOnWriteArrayList	数组	是	ReentrantLock

Vector、Stack不推荐使用，单线程环境下推荐使用ArrayList，多线程环境下考虑CopyOnWriteArrayList（修改较多容易消耗大量内存，可以合并修改）或者使用Collections类的同步List静态方法来转换为同步List。

Set 族谱

Set的主要实现类如下表

实现类	内部数据结构	是否有序	有序的方式	是否并发安全	并发安全实现方式
HashSet	内置对象HashMap	否	N/A	否	N/A
LinkedHashSet	内置对象LinkedHashMap	是	按照添加顺序有序	否	N/A
CopyOnWriteArraySet	内置对象CopyOnWriteArrayList	是	按照添加顺序有序	是	CopyOnWriteArrayList中是使用ReentrantLock保障并发安全
TreeSet	内置对象TreeMap	是	通过实现Comparable进行比较排序	否	N/A
ConcurrentSkipListSet	内置对象ConcurrentSkipListMap	是	通过实现Comparable进行比较排序	是	ConcurrentSkipListMap中使用CAS保障并发安全

Queue族谱

Queue主要分为两大类，阻塞队列BlockingQueue以及非阻塞队列，具体实现类如下

实现类	内部数据结构	是否支持比较排序	有序的方式	是否并发安全	并发安全实现方式
PriorityQueue	数组	是	支持Comparable进行比较排序	否	N/A
ConcurrentLinkedQueue	链表	否	默认添加顺序	是	CAS设计
LinkedBlockingQueue	链表	否	默认添加顺序	是	ReentrantLock+Condition
DelayQueue	内置对象PriorityQueue	是	支持Comparable进行比较排序	是	ReentrantLock
ArrayBlockingQueue	数组	否	默认添加顺序	是	ReentrantLock+Condition
LinkedTransferQueue	链表	否	默认添加顺序	是	CAS设计
SynchronousQueue	链表	否	默认添加顺序	是	CAS设计
PriorityBlockingQueue	数组	是	通过实现Comparable进行比较排序	是	ReentrantLock+Condition

Map族谱

实现类	内部数据结构	是否支持比较排序	有序的方式	是否并发安全	并发安全实现方式
HashMap	数组+链表（解决Hash冲突）+红黑树	是	按hash值存储	否	N/A
LinkedHashMap	HashMap基础上加上存储元素添加顺序的链表	否	默认添加顺序	否	N/A
IdentityHashMap	数组	否	按hash值存储	否	N/A
WeakHashMap	数组+链表	否	按hash值存储	否	N/A
TreeMap	红黑树	是	支持Comparable进行比较排序	否	N/A
ConcurrentSkipListMap	跳表	是	支持Comparable进行比较排序	是	CAS设计
ConcurrentHashMap	同HashMap	否	按hash值存储	是	CAS设计
EnumMap	数组	否	枚举类型下定义的值顺序一致	否	N/A
HashTable	数组+链表（解决Hash冲突）	否	按hash值存储	是	同步方法
Properties	同HashTable	否	按hash值存储	否	同步方法

Map中HashMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap使用的最多，HashTable不推荐使用，并发环境下效率较低且不支持Fail-Fast。