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java容器類的繼承結構
Java容器類庫定義了兩個不同概念的容器，Collection和Map
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Collection 一個獨立元素的序列，這些元素都服從一條或多條規則。List必須按照插入的順序保存元素。Set不能有重複元素。Queue按照排隊規則來確定對象產生的順序。
(文中Jdk源碼版本無特殊說明均為jdk1.8.0_101)
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
可以看到，java定義了Collection接口和內部集合的基本操作方法，Collection默認可以進行對集合末端添加元素，刪除指定元素等操作。List、Set、Queue接口都繼承自Collection並定義了各自不同的方法。如果你想學習Java可以來這個群，首先是二二零，中間是一四二，最後是九零六，裏麵有大量的學習資料可以下載。
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Map 一組成對的”鍵值對”對象，允許我們使用鍵來查找值。
public interface Map<K,V> {
Map內部接口Entry<K,V>對應著Map的鍵值對。
具體介紹
迭代器
先介紹一下迭代器。迭代器本身也是一種設計模式，設計的初衷在於：容器的實現由很多種，而我們想對容器進行遍曆操作的話，首先不應該關心容器實現的細節，其次遍曆操作應該是輕量級的。迭代器統一了對容器的訪問方式，同時創建它的代價很小。值得注意的是，Iterator隻能單向移動。
public interface Iterator<E> {
通過容器的iterator()方法拿到容器的迭代器
迭代器的next()獲取下一個元素
hasNext()判斷是否還有元素
remove()刪除指定元素
ListIterator
ListIterator是Iterator的擴展之內，用於各種List類訪問，支持雙向移動。
Collection
List
List 承諾可以將元素維護在特定的序列中.List接口在Collection的基礎上添加了大量的方法，使得可以再List中間插入和移除元素。
public interface List<E> extends Collection<E> {
有兩種類型的List，ArrayList和LinkedList
| List類型 | 優點 | 缺點 | 底層實現 |
|---|---|---|---|
| ArrayList | 隨機訪問元素較快 | 中間元素的插入和刪除較慢 | 數組 |
| LinkedList | 中間元素的插入和刪除，順序訪問的優化 | 隨機訪問元素較慢 | 雙向鏈表 |
Set
Set不保存重複的元素，通常用於快速查找元素。值得一提的是，Set具有與Collection完全一樣的接口，沒有任何額外的功能。 存入的元素必須定義equals()方法
| Set類型 | 使用場景 | 底層實現 |
|---|---|---|
| HashSet | 快速查找，元素必須定義hashCode() | 鏈表 |
| TreeSet | 保持次序，元素必須實現Comparable接口 | 紅-黑樹結構 |
| LinkedHashSet | 維護次序的HashSet, 元素必須定義hashCode() | 鏈表 |
Queue
除了並發應用，Queue僅有的兩個實現是LinkedList和PriorityQueue, 其中LinkedList同時實現了List, Deque接口。它們的差異在於排序行為而不是性能。
public interface Queue<E> extends Collection<E> {
Map
| Map類型 | 使用場景 | 底層實現 |
|---|---|---|
| HashMap | 快速查詢 | 散列表 |
| LinkedHashMap | 迭代遍曆具有順序(插入順序 or 最近最少使用) | 鏈表 |
| TreeMap | 具有排序，唯一可以返回子樹的Map(subMap()) | 紅-黑樹結構 |
| WeakHashMap | 弱鍵映射，映射之外無引用的鍵，可以被垃圾回收 | 散列表 |
| ConcurrentHashMap | 線程安全的Map | 鏈表 |
| IdentityHashMap | 使用==代替equals()對鍵進行排序，專位解決特殊問題 | 鏈表 |
我們可以手工調整HashMap來調整性能，涉及到如容量、初始容量、尺寸、負載因子等概念。感興趣的話可以看一些相關資料。如果你想學習Java可以來這個群，首先是二二零，中間是一四二，最後是九零六，裏麵有大量的學習資料可以下載。
一些建議
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不要使用過時的容器 如Vector Enumeration Hashtable Stack(沒錯，這就是java最初的糟糕設計，實際中使用棧的話推薦LinkedList)
進階·並發容器
這裏不會討論的太細致的實現，僅僅簡單介紹一下基礎知識，感興趣的可以閱讀《Java 並發編程的藝術》這本書。
CopyOnWriteArrayList與Copy-On-Write策略
Copy-On-Write簡稱COW，是一種用於程序設計中的優化策略。其基本思路是，從一開始大家都在共享同一個內容，當某個人想要修改這個內容的時候，才會真正把內容Copy出去形成一個新的內容然後再改，這是一種延時懶惰策略。從JDK1.5開始Java並發包裏提供了兩個使用CopyOnWrite機製實現的並發容器,它們是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用，可以在非常多的並發場景中使用到。
CopyOnWrite容器即寫時複製的容器。通俗的理解是當我們往一個容器添加元素的時候，不直接往當前容器添加，而是先將當前容器進行Copy，複製出一個新的容器，然後新的容器裏添加元素，添加完元素之後，再將原容器的引用指向新的容器。這樣做的好處是我們可以對CopyOnWrite容器進行並發的讀，而不需要加鎖，因為當前容器不會添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一種讀寫分離的思想，讀和寫不同的容器。
CopyOnWrite容器隻能保證數據的最終一致性，不能保證數據的實時一致性。所以如果你希望寫入的的數據，馬上能讀到，請不要使用CopyOnWrite容器。
ConcurrentLinkedQueue
在並發編程中，有時候需要使用線程安全的隊列或列表。通常實現線程安全有兩種方式，一種是使用阻塞算法，一種是使用非阻塞算法。非阻塞算法實現基礎為循環CAS(Compare and Swipe 比較和交換)。
ConcurrentLinkedQueue技術上的實現與CopyOnWriteArrayList與Copy類似，但是容器隻有部分內容而不是整個容器可以被複製和修改。ConcurrentLinkedQueue有head節點和tail節點組成，每個節點由節點元素(item)和指向下一個結點(next)的引用組成。節點之間通過next關聯起來，形成一張鏈表結構的隊列。
ConcurrentHashMap與鎖分段技術
ConcurrentHashMap是線程安全且高效的HashMap。多線程環境下，使用非線程安全的HashMap會導致死循環，而如文章中建議的那樣，HashTable這種過時容器效率低下(使用synchronized來保證線程安全)。ConcurrentHashMap使用鎖分段技術，大大提高了並發使用的效率。
鎖分段技術: 假設容器有多把鎖，每一把鎖用於鎖容器其中一部分數據，當多線程訪問容器不同數據段數據時，線程間就不存在鎖競爭，從而提高並發訪問效率。
阻塞隊列
JDK7 提供了7個阻塞隊列，實現原理都是基於生產-消費模式的等待通知機製。
| 阻塞隊列類型 | 特點 |
|---|---|
| ArrayBlockingQueue | 由數組結構組成的有界阻塞隊列 |
| LinkedBlockingQueue | 由鏈表結構組成的有界阻塞隊列 |
| PriorityBlockingQueue | 支持優先級排序的無界阻塞隊列 |
| DelayQueue | 使用優先級隊列實現的無界阻塞隊列 |
| SynchronousQueue | 不儲存元素的阻塞隊列 |
| LinkedTransferQueue | 由鏈表結構組成的無界阻塞隊列 |
| LinkedBlockingQueue | 由鏈表結構組成的雙向阻塞隊列 |
最後更新：2017-05-20 10:31:13