List,set,Map 的用法和区别（网络整理）

首先看一下他们之间的关系

Collection 接口的接口 对象的集合
├ List 子接口 按进入先后有序保存 可重复
│├ LinkedList 接口实现类 链表 插入删除 没有同步 线程不安全
│├ ArrayList 接口实现类 数组 随机访问 没有同步 线程不安全
│└ Vector 接口实现类 数组 同步 线程安全
│ 　 └ Stack
└ Set 子接口 仅接收一次，并做内部排序

├ HashSet

│ 　 └ LinkedHashSet
└ TreeSet

Collection接口
　　Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
　　所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
　　如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
　　　　Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
　　　　while(it.hasNext()) {
　　　　　　Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
　　　　}

由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
　　List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
　　除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个 ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
　　实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
　　　　List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类
　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类
　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
　　Set 具有与 Collection 完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面有几个不同的 List 。实际上 Set 就是 Collection ，只是行为不同。（这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为）。其次， Set 是一种不包含重复的元素的 Collection ，加入 Set 的元素必须定义 equals() 方法以确保对象的唯一性 （ 即任意的两个元素 e1 和 e2 都有 e1.equals(e2)=false ），与 List 不同的是， Set 接口不保证维护元素的次序。最后， Set 最多有一个null 元素。
　　很明显， Set 的构造函数有一个约束条件，传入的 Collection 参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（ Mutable Object ）。如果一个 Set 中的可变元素改变了自身状态导致 Object.equals(Object)=true 将导致一些问题。

HashSet 类

为快速查找设计的 Set 。存入 HashSet 的对象必须定义 hashCode() 。

LinkedHashSet 类：具有 HashSet 的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序 ( 插入的次序 ) 。于是在使用迭代器遍历 Set 时，结果会按元素插入的次序显示。

TreeSet 类

保存次序的 Set, 底层为树结构。使用它可以从 Set 中提取有序的序列。

Map 接口 键值对的集合
├ Hashtable 接口实现类 同步 线程安全
├ HashMap 接口实现类 没有同步 线程不安全

│├ LinkedHashMap

│└ WeakHashMap

├ TreeMap
└ IdentifyHashMap

Map接口
　　请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类
　　Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
　　添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
　　　　Hashtable numbers = new Hashtable();
　　　　numbers.put(“one”, new Integer(1));
　　　　numbers.put(“two”, new Integer(2));
　　　　numbers.put(“three”, new Integer(3));
　　要取出一个数，比如2，用相应的key：
　　　　Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
　　　　System.out.println(“two = ” + n);
　　由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
　　如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。

HashMap 类
　 　 HashMap 和 Hashtable 类似，也是基于散列表的实现。不同之处在于 HashMap 是非同步的，并且允许 null ，即 null value 和 null key 。将HashMap 视为 Collection 时（ values() 方法可返回 Collection ），插入和查询“键值对”的开销是固定的，但其迭代子操作时间开销和 HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将 HashMap 的初始化容量 (initial capacity) 设得过高，或者负载因子 (load factor) 过低。

　　 LinkedHashMap 类：类似于 HashMap ，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用 (LRU) 的次序。只比HashMap 慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。

WeakHashMap 类：弱键（ weak key ） Map 是一种改进的 HashMap ，它是为解决特殊问题设计的，对 key 实行 “ 弱引用 ” ，如果一个 key 不再被外部所引用（没有 map 之外的引用），那么该 key 可以被垃圾收集器 (GC) 回收。

TreeMap 类

基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序 ( 次序由 Comparabel 或 Comparator 决定 ) 。 TreeMap 的特点在于，你得到的结果是经过排序的。 TreeMap 是唯一的带有 subMap() 方法的 Map ，它可以返回一个子树。

IdentifyHashMap 类

使用 == 代替 equals() 对“键”作比较的 hash map 。专为解决特殊问题而设计。

总结

Collection 是对象集合， Collection 有两个子接口 List 和 Set

List 可以通过下标 (1,2..) 来取得值，值可以重复

而 Set 只能通过游标来取值，并且值是不能重复的

ArrayList ， Vector ， LinkedList 是 List 的实现类

ArrayList 是线程不安全的， Vector 是线程安全的，这两个类底层都是由数组实现的

LinkedList 是线程不安全的，底层是由链表实现的

Map 是键值对集合

HashTable 和 HashMap 是 Map 的实现类
HashTable 是线程安全的，不能存储 null 值
HashMap 不是线程安全的，可以存储 null 值

如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
　　如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
　　要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
　　尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。