Java集合工具包位於Java.util包下，包含了很多常用的數據結構，如數組、鏈表、棧、隊列、集合、哈希表等。學習Java集合框架下大致可以分爲如下五個部分：List列表、Set集合、Map映射、迭代器（Iterator、Enumeration）、工具類（Arrays、Collections）。在JDK1.5後，util包下加入了concurrent包，更加完善了集合框架對於併發多線程情況下的處理。
從上圖可以看到，標藍色的是對應接口的抽象類，它是缺省適配器設計模式的實現，提供了默認或一些共同操作，使得繼承了接口的實現類不用實現接口全部的方法。這在前面的設計模式博文中提到過，設計模式–適配器模式(JDK中的應用)。
集合類主要分爲兩大類：Collection和Map。在這裏沒有把併發集合類放到一起來討論，併發集合類在後邊再進行討論。上圖中，我們可以看到set集合與map集合的依賴關係，Set接口通常表示一個集合，其中的元素不允許重複（通過hashcode和equals函數保證），常用實現類有HashSet和TreeSet，HashSet是通過Map中的HashMap實現的，而TreeSet是通過Map中的TreeMap實現的。另外，TreeSet還實現了SortedSet接口，因此是有序的集合（集合中的元素要實現Comparable接口，並覆寫Compartor函數才行）。
注意：在上邊的Vector，Stack和Hashtable類是jdk1.0提供的集合類，都是利用synchronized實現的線程安全的，圖中其他類是線程不安全的，但效率較低，後來被ArrayList、LinkedList，HashMap替代了，這可用於沒有線程安全的情景下，當需要保證線程安全時，Collections中有很多靜態方法可以返回各集合類的synchronized版本，即線程安全的版本，如果要用線程安全的結合類，首選Concurrent併發包下的對應的集合類（併發包做了很多鎖優化）。
集合框架用來存儲一系列對象，當jdk1.5沒有出現泛型之前，集合可以存儲的對象類型都默認爲Object類型，在取出時需要進行強制轉換到相應的對象類型。數組的長度在編譯期就確定且無法改變，集合框架最主要的特性就是長度可變的。
Enumeration和Iterator
Iterator是遍歷集合的迭代器（不能遍歷Map，只用來遍歷Collection），Collection的實現類都實現了iterator()函數，它返回一個Iterator對象，用來遍歷集合，ListIterator則專門用來遍歷List。而Enumeration則是JDK1.0時引入的，作用與Iterator相同，但它的功能比Iterator要少，它只能再Hashtable、Vector和Stack中使用。
Enumeration的速度是Iterator的兩倍，也使用更少的內存。Enumeration是非常基礎的，也滿足了基礎的需要。但是，與Enumeration相比，Iterator更加安全，因爲當一個集合正在被遍歷的時候，它會阻止其它線程去修改集合。Iterator在集合框架中實現的是快速失敗fail-fast機制，當在遍歷時候，集合結構被改變時，會拋出ConcurrentModificationException。例如：假設存在兩個線程（線程1、線程2），線程1通過Iterator在遍歷集合A中的元素，在某個時候線程2修改了集合A的結構（是結構上面的修改，而不是簡單的修改集合元素的內容），那麼這個時候程序就會拋出 ConcurrentModificationException 異常，從而產生fail-fast機制。
而對Java1.5併發包（java.util.concurrent）包含線程安全集合類，則允許在迭代時修改集合。
拿ArrayList的迭代器實現爲例：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
//首先要檢查是否集合結構被其他線程改變
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//刪除時，要檢查集合結構是否被其他線程改變
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
//使用迭代器刪除元素，改變集合結構時，這一步將expectedModCount
//重新賦值了，所以在後邊的遍歷調用next，remove方法是不會拋出異常的
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
//modCount是ArrayList的屬性，如果被其他線程改變其結構時，modCount會發生變化，
//expectedModCount是在獲得迭代器時的賦值的，在遍歷中，被改變，則兩者是不相等的，所以
//會拋出ConcurrentModificationException
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允許調用者從集合中移除元素（有remove方法），而Enumeration不能做到。爲了使它的功能更加清晰，迭代器方法名已經經過改善。
這有一個點：
在遍歷過程中，要想刪除元素必須是調用迭代器的remove方法纔不會拋出ConcurrentModificationException異常，看remove方法的實現就可以明白，調用迭代器的remove方法，會對expectedModCount重新賦值，而如果直接調用集合地remove方法，如ArrayList的remove方法改變ArrayList集合結構，也就相當於改變了modCount，與多線程改變集合結構的效果一樣，所以會拋出ConcurrentModificationException異常。
Collection/Map
Collection包含了List、Set、Queue三大分支。Collection 繼承了Iterable接口，Iterable此接口的目的：實現了這個接口的集合對象支持迭代，是可迭代的。而Iterator則是迭代器，它就是提供迭代機制的對象，具體如何迭代，都是Iterator接口規範的。
（1）List：1.代表有序、重複的集合。2.像一個數組，可以記住每次添加元素的順序（要以對象的形式來理解），且長度是可變的。3.訪問的時候根據元素的索引值來訪問。
（2）Set：1.代表無序、不可重複的集合。2.就像一個罐子，但元素單獨存在。訪問元素只能根據元素本身來訪問。3.元素不可以重複
（3）Queue：1.代表隊列集合。2.直接對應數據結構的隊列。3.LinkedList類實現了Queue接口，因此我們可以把LinkedList當成Queue來用。
（4）Map：1.是一個映射接口，即key-value鍵值對。Map中的每一個元素包含“一個key”和“key對應的value”。2.AbstractMap是個抽象類，它實現了Map接口中的大部分API。而HashMap，TreeMap，WeakHashMap都是繼承於AbstractMap。3. Hashtable雖然繼承於Dictionary，但它實現了Map接口。
由於集合類的長度都是可變的，所以在每個實現類，如何實現擴容都是重點內容。
可以看出：Collection是一個高度抽象出來的集合，包含了集合的基本操作：添加、刪除、清空、遍歷、是否爲空、獲取大小等。Collection接口的所有子類（直接子類和間接子類）都必須實現2種構造函數：不帶參數的構造函數和參數爲Collection的構造函數。帶參數的構造函數可以用來轉換Collection的類型。
抽象類：AbstractCollection，它實現了Collection中除了iterator()和size()之外的所有方法。AbstractCollection的主要作用是方便其他類實現Collection.，比如ArrayList、LinkedList等。它們想要實現Collection接口，通過集成AbstractCollection就已經實現大部分方法了，再實現一下iterator()和size()即可。
在接下來的學習中，會詳細分析相應的實現類的實現。
集合類特點和應用場景總結：
List接口中，比較常用的類有三個：ArrayList、Vactor、LinkedList。
ArrayList ：線程不安全的，對元素的查詢速度快。
Vector ：線程安全的，多了一種取出元素的方式：枚舉（Enumeration），但已被ArrayList取代。
LinkedList ：鏈表結構，對元素的增刪速度很快。
Set接口中，比較常用的類有兩個：HashSet、TreeSet：
HashSet:要保證元素唯一性，需要覆蓋掉Object中的equals和hashCode方法（因爲底層是通過這兩個方法來判斷兩個元素是否是同一個）。
TreeSet：以二叉樹的結構對元素進行存儲，可以對元素進行排序。
排序的兩種方式：
1、元素自身具備比較功能，元素實現Comparable接口，覆蓋compareTo方法。
2、建立一個比較器對象，該對象實現Comparator接口，覆蓋compare方法，並將該對象作爲參數傳給TreeSet的構造函數（可以用匿名內部類）。
Map接口其特點是：元素是成對出現的，以鍵和值的形式體現出來，鍵要保證唯一性：常用類有：HashMap，Hashtable ，TreeMap。
HashMap：線程不安全等的，允許存放null鍵null值。
Hashtable：線程安全的，不允許存放null鍵null值。
TreeMap：可以對鍵進行排序（要實現排序方法同TreeSet）。
Collection和Map兩個接口對元素操作的區別：
存入元素：
Collection接口下的實現類通過add方法來完成，而Map下是通過put方法來完成。
取出元素：
Collection接口下：List接口有兩種方式：1、get(腳標)；2、通過Iterator迭代方式獲取元素；而Vactor多了一種枚舉（Enumeration）的方式。Set接口通過迭代的方式獲取元素。
Map接口下：先通地keySet獲取鍵的系列，然後通過該系列使用Iterator迭代方式獲取元素值。
