Java集合類

ArrayList

實現原理：由數組實現的。元素有序，允許重覆。

//其中增長長度的方法，可以看到是創建一個新數組，傳入舊數組和新的數組長度。
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);
}

優點：隨機訪問元素速度快。

缺點：中間插入與移除元素的速度慢。

用途：列表。

LinkedList

實現原理：由雙向鏈表實現。元素有序，允許重覆。

//其中查找某下標元素方法，可以看到是通過鏈來找的。
Node<E> node(int index) {
    // assert isElementIndex(index);
    if (index < (size >> 1)) { // ">> 1” 相當於除於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;
    }
}

優點：中間插入與刪除的速度快。

缺點：隨機訪問則相對較慢。

用途：堆棧、隊列、雙向鏈表。

HashMap

實現原理：實現一個哈希表，存儲元素(key/value)時，用key計算hash值，如果hash值沒有碰撞，則只用數組存儲元素；如果hash值碰撞了，則相同的hash值的元素用鏈表存儲；如果相同hash值超過8個，則相同的hash值的元素用紅黑樹存儲。獲取元素時，用key計算hash值，用hash值計算元素在數組中的下標，取得元素如果命中，則返回；如果不是就在紅黑樹或鏈表中找。

PS：存儲元素的數組是有冗餘的。

//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;
        //判斷table是否為空，為空創建。
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //計算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;
            //判斷取得的p元素是否就是要的
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //判斷元素是否是紅黑樹的元素
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //都不是，則是有多個相同hash值的元素，這些元素用鏈表存儲
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        //鏈表數據超過8個，則轉換成紅黑樹存儲
                        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;
                }
            }
            //寫入
            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;
    }

特點：存儲鍵值對（key允許null，key不能重覆），非同步、不保證有序，也不保證順序不隨時間變化。

HashSet

實現原理：用一個HashMap實例存儲數據，本質上就是HashMap那一套。

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

特點：允許null元素，元素不能重覆，非同步，不保證有序。

TreeMap

實現原理：紅黑樹。

特點：存儲鍵值對（key不允許null，key不能重覆），非同步、按鍵有序。

TreeSet

實現原理：用一個TreeMap實例存儲數據，本質上就是TreeMap那一套。

特點：不允許null元素，元素不能重覆，非同步，保證有序。

線程安全集合

上面所說的集合都是非線程安全集合。

線程安全集合有：

Vector：效率較低，不建議使用。

Hashtable：實現原理與HashMap類似，只不過沒有轉成紅黑樹的過程。存儲鍵值對（key和value都不允許為null）。

Stack：堆棧類。