Java集合List，Set，Map，Queue，Deque

阳光穿透心脏的1/2处 2021-12-19 16:43 350阅读 0赞

集合是Java基础中非常重要的一部分，Java提供了非常丰富的集合API，了解各个集合的特点，怎么样在各种各样的场景中使用正确的集合，非常重要，也是一个Java程序员最基本的素养。

# 整体了解 #

*  Java最基本，最常用的的集合主要有，Set，List，Map，Queue，Deque。
 *  Collection是集合List，Set，Queue的最顶层接口。Collection继承自Iterable接口，以实现对元素的遍历。

各个类或接口之间的关系，如下类图：

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# List #

List是有序的集合接口，继承自Collection，有三个实现类，ArrayList，LinkedList，Vector，分别有各自的特点。

ArrayList，底层通过数组实现，元素有下标，通过下标随机读取元素效率高，查询时间复杂度为O(1)。缺点是，插入或者删除元素时，需要移动元素，或者数组存储空间不够时，数组扩容，代价都比较高。综上ArrayList适合查找和遍历元素，不适合插入和删除元素。并且ArrayList是线程不安全的。

LinkedList，底层通过链表实现，元素没有下标，适合元素的动态插入和删除，只需要移动指针即可。但是查询元素和遍历元素比较慢。并且LinkedList是线程不安全的。

Vector，底层通过数组实现，线程安全，但是实现线程安全后，必然影响元素操作的性能。效率比ArrayList低。

# Set #

Set集合接口，无序，不重复；继承自Collection，有三个实现类，HashSet，LinkedHashSet，TreeSet，分别有各自的特点和适用的场景。

HashSet，集合元素无序，且不重复。通过HashMap实现，底层是一个数组，允许使用null，线程不安全。

LinkedHashSet，集合元素唯一且有序。继承自HashSet，通过Hash和链表实现。

TreeSet，集合元素唯一，不保证元素的添加顺序，但是可以根据规则排序，使用红黑树算法。排序时需要指定排序的规则。

# Map #

Map集合存储键值对。确切的说，Map不是集合，是两个集合的关系。Map相关的集合有HashMap，TreeMap，LinkedHashMap，HashTable，ConcurrentMap，ConcurrentHashMap。也分别有各自的特点和适用的场景。

HashMap，底层是一个数组，数组中是一个链表。通过hash保证key的唯一性。允许key为null，线程不安全。

LinkedHashMap，保存了键值对的插入顺序，遍历时比HashMap慢，key和value都可以为null，线程不安全。

TreeMap，底层通过红黑树实现，可以指定规则，对Map的key进行排序。

ConcurrentMap，并发访问map集合的接口。在Map的基础上，进行一定的扩展。

ConcurrentHashMap，线程安全，并且高效的HashMap。实现类似于分块，在HashMap的数组+链表数据结构的基础上，增加了一层数组数据结构，变成数组+数组+链表的数据结构。每次只对第一层的数组加锁，第一层的其他数组就不会被锁，这样来实现同步，并且提高效率。

HashTable，线程安全，继承自Dictionary，使用Hash实现。为了保证线程安全，所有的方法上增加了synchronized锁，所有的方法上加synchronized锁，那么导致锁HashTable本身的对象this，无论执行哪个方法，线程之间都要同步执行，效率不高。

# Queue #

类似于队列的数据结构，即元素先进先出的原则，实现有PriorityQueue。

PriorityQueue，有顺序的队列，可以通过指定排序规则，使队列中的元素按照顺序排序。排序在前的先出，排序在后的后出。

BlockingQueue，阻塞队列接口，线程安全，多用于生产者消费者、多线程的中间队列使用。使用ReentrantLock实现，

ArrayBlockingQueue，BlockingQueue的实现，基于数组的阻塞队列，有界队列，初始化时需要指定队列长度，不支持null元素，不能扩容。

LinkedBlockingQueue，BlockingQueue的链表实现。无界队列，如果不指定队列长度，队列长度默认是Integer.MAX\_VALUE,视线中使用了两个锁，出队列和入队列互不影响，吞吐量高。

DelayQueue，是一个无界的BlockingQueue，用于放置实现了Delayed接口的对象，其中的对象只能在其到期时才能从队列中取走。这种队列是有序的，即队头对象的延迟到期时间最长。不支持null元素。

PriorityBlockingQueue，无界有序的阻塞队列，排序规则和之前介绍的PriorityQueue一致，只是增加了阻塞操作。同样的该队列不支持插入null元素，同时不支持插入非comparable的对象。

SynchronousQueue，阻塞队列，其中每个 put 必须等待一个 take，反之亦然。同步队列没有任何内部容量，甚至连一个队列的容量都没有。 不能在同步队列上进行 peek，因为仅在试图要取得元素时，该元素才存在； 除非另一个线程试图移除某个元素，否则也不能（使用任何方法）添加元素;也不能迭代队列，因为其中没有元素可用于迭代。队列的头是尝试添加到队列中的首个已排队线程元素； 如果没有已排队线程，则不添加元素并且头为 null。

# Deque #

Deque是Queue的子接口,Queue是一种队列形式,而Deque则是双向队列,它支持从两个端点方向检索和插入元素,因此Deque既可以支持LIFO形式也可以支持LIFO形式.Deque接口是一种比Stack和Vector更为丰富的抽象数据形式,因为它同时实现了以上两者。实现有ArrayDeque和LinkedList。

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