java中的ArrayList 、List、LinkedList、Collection关系详解
一、基础介绍（Set、List、Map）
- Set（集）：集合中的元素不按特定方式排序，并且没有重复对象。他的有些实现类能对集合中的对象按特定方式排序。
- List（列表）：集合中的元素按索引位置排序，可以有重复对象，允许按照对象在集合中的索引位置检索对象。
- Map（映射）：集合中的每一个元素包含一对键对象和值对象，集合中没有重复的键对象，值对象可以重复。他的有些实现类能对集合中的键对象进行排序。
二、基本接口和类型
1、Iterator接口
该接口允许遍历集合中的所有元素，一共有三个方法：
- public boolean hasNext()：判断是否还有下一个元素。
- public Object next()：取得下一个元素，注意返回值为 Object，可能需要类型转换。如果不再有可取元素，则抛出NoSuchElementException异常。在使用该方法之前，必须先使用hasNext()方法判断。
- public void remove()：删除当前元素，很少用。
2、Collection接口
该接口是Set和List的父接口，主要提供了下面的方法：
- public boolean add(Object?o)：往集合中添加新元素。添加成功，返回true，否则返回false。
- public Iterator iterator()：返回Iterator对象，这样就可以遍历集合中的所有元素了。
- public boolean contains(Object?o)：判断集合中是否包含指定的元素。
- public int size()：取得集合中元素的个数。
- public void clear()：删除集合中的所有元素。
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，JavaSDK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 }
3、Set集合
Set是最简单的集合，集合中的对象不按照特定的方式排序。主要有如下两个实现：HashSet和TreeSet
3.1 HashSet
HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，具有很好的存取性能。当HashSet向集合中加入一个对象时，会调用对象的hashCode()方法获取哈希码，然后根据这个哈希码进一步计算出对象在集合中的存放位置。
3.2 TreeSet
TreeSet实现了SortedSet接口，可以对集合中的元素排序。如何排序的内容请参考其他文档，这里不做详述。
4、List集合
List继承自Collection接口。List是一种有序集合，List中的元素可以根据索引（顺序号：元素在集合中处于的位置信息）进行取得/删除/插入操作。
跟Set集合不同的是，List允许有重复元素。对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，可以同时存在于List集合中。当然，也有List的实现类不允许重复元素的存在。同时，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口对象，和Iterator接口相比，ListIterator添加元素的添加，删除，和设定等方法，还能向前或向后遍历，具体的方法往下看。List接口的实现类主要有ArrayList，LinkedList，Vector，Stack等。
4.1 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。
4.1.1 主要方法：
- public boolean add(Object?o)：添加元素
- public void add(int index, Object element)：在指定位置添加元素
- public Iterator iterator()：取得Iterator对象便于遍历所有元素
- public Object get(int?index)：根据索引获取指定位置的元素
- public Object set(int index,Object element)：替换掉指定位置的元素
4.1.2 排序方法：
- Collections.sort(List list)：对List的元素进行自然排序
- Collections.sort(List list, Comparator comparator)：对List中的元素进行客户化排序
4.2 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(...));
5、Map
- Map是一种把键对象和值对象进行映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。
- 向Map添加元素时，必须提供键对象和值对象。
- 从Map中检索元素时，只要给出键对象，就可以返回对应的值对象。
- 键对象不能重复，但值对象可以重复。
- Map有两种常见的实现类：HashMap和TreeMap。
5.1 HashMap
HashMap按照哈希算法来存取键对象，有很好的存取性能。和HashSet一样，要求当两个键对象通过equals()方法比较为true时，这两个键对象的hashCode()方法返回的哈希码也一样。
5.2 TreeMap
TreeMap实现了SortedMap接口，能对键对象进行排序。同TreeSet一样，TreeMap也支持自然排序和客户化排序两种方式。
5.3 方法列表
- public Object put(Object key, Object value)：插入元素
- public Object get(Object?key)：根据键对象获取值对象
- public Set keySet()：取得所有键对象集合
- public Collection values()：取得所有值对象集合
- public Set entrySet()：取得Map.Entry对象集合，一个Map.Entry代表一个Map中的元素
6、总结
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。 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。
