java集合：Collection和Map

Collection

List和Set的区别：

（1）有序性：List保证按插入顺序排序，set存储和取出顺序不一致

（2）唯一性：List可以重复，Set元素唯一

（3）获取元素：List可以通过索引直接操作元素，Set不能根据索引获取元素

HashSet底层数据结构采用哈希表实现，元素无序且唯一，线程不安全，效率高，可以存储null元素，元素的唯一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode（）和equals（）方法来保证，如果没有重写这两个方法，则无法保证元素的唯一性。

HashSet采用哈希算法，底层用数组存储数据，默认初始化容量为16，加载因子0.75.

LinkedHashSet底层采用链表和哈希表共同实现，链表保证元素的顺序和存储顺序一致，哈希表保证了元素的唯一性，线程不安全，效率高。

TreeSet底层采用二叉树（红黑树）来实现，元素唯一且已经排好序，不允许放null值，添加数据要求是同类的对象。

添加元素的过程，以HashSet为例：

向HashSet中添加元素a，首先调用元素a所在类的hashCode（）方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：

　　　　如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功（情形1）

　　　　如果此位置上有其他元素b（或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：

　　　　　　如果hash值不同，则元素a添加成功（情形2）

　　　　　　如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equlas（）方法

　　　　　　　　equals（）返回true，元素a添加失败

　　　　　　　　equals（）返回false，则元素a添加成功（情形3）

　　对于情形2和3：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储

　　jdk7：元素a放在数组中，指向原来的元素

　　jdk8：原来的元素在数组中，指向a元素

Map

Map实现类结构

|----Map：双列数据，存储key-value对的数据 ----类似于高中的函数：y=f(x)

　　|----HashMap:作为Map的主要实现类，线程不安全，效率高，存储null的key和value。

　　　　|----LinkedHashMap：保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历；

　　　　　　原因是在原有的HashMap底层结构基础上，添加一对指针，指向前一个和后一个元素。

　　　　　　对于频繁的遍历操作，LinkedHasnMap执行效率高于HashMap。

　　|----TreeMap：保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时根据key的自然排序或定制排序；底层使用红黑树。

　　|----HashTable作为古老的实现类，线程安全，效率低，不能存储null的key和value

　　　　|----Properties：常用来处理配置文件。key和value都是String类型

Map结构

Map中的key：无序的，不可重复的，使用Set存储所有的key ----->key所在的类要重写equals（）和hashCode（）方法（以HashMap为例）

Map中的value：无序的，可重复的，使用Collection存储所有的Value ----->value所在的类要重写equals（）

一个键值对：key-value构成一个Entry对象

Map中的entry：无序的，不可重复的，使用Set存储所有的entry。

HashMap的底层实现

以jdk7为例：

HashMap map = new HashMap（）

在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table.

map.put(key1,value1)

这可能执行过多次put），首先调用key1所在类的hashCode（）计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存在位置。

如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功（情形1）

如果此位置上的数据不为空，意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式存在），比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：

 　　　　如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功（情形2）

　　　　 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据（key2-value2）的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals（key2）

　　　　　　　　如果equals（）返回false，此时key1-value1添加成功（情形3）

　　　　　　　　如果equals（）返回true，使用value1替换value2

补充：关于情形3和情形3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，默认扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原来的数据复制过来。

jdk8相对于jdk7在底层实现方面的不同：

1. new HashMap（）：底层没有创建一个长度为16的数组

2. jdk8底层的数组是： Node[] ,而非Entry[]

3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组

4. jdk7底层结构只有数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。

　　当数组的某一索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数>8且当前数组的长度>64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储