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Collection概述
Java collection是java提供的工具包，包含了常用的数据结构：集合、链表、队列、栈、数组、映射等。
Java集合主要可以划分为4个部分：List列表、Set集合、Map映射、工具类(Iterator、Arrays和Collections)。
Java collection 结构图
通过上图我们可以看出
Collection是一个interface
Collection有List和Set两大分支。
List<E>是一个队列，根据下标索引，第一个元素的下标是0，List的实现类有LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。List是有序的队列，List中可以有重复的值。
Set<E>是一个集合，SET中的值是唯一的，我们经常会遇到List去重的问题，把List转为SET就可以快速实现 Set的实现类有HastSet和TreeSet。HashSet。其中TreeSet是有序的。
Ma<K,V>是一个interface，即key-value键值对。Map中的每一个元素包含“一个key”和“key对应的value”。
AbstractMap是个抽象类，它实现了Map接口中的大部分API。而HashMap，TreeMap，WeakHashMap都是继承于AbstractMap。
Iterator。它是遍历集合的工具，我们经常使用Iterator迭代器来遍历集合。Collection的实现类都要实现iterator()函数，返回一个Iterator对象。
抽象类AbstractCollection、AbstractList、AbstractSet、AbstractMap是抽象类，他们都实现了各自的大部分方法，我们直接继承Abstract类就可以省去重复编码相同的方法 。PS当时来面试的时候被问到这个问题竟然一下没想起来。
List简介
1、List 是一个接口，它继承于Collection的接口。它代表着有序的队列。
2、AbstractList 是一个抽象类，它继承于AbstractCollection。AbstractList实现List接口中除size()、get(int location)之外的函数。
3、AbstractSequentialList 是一个抽象类，它继承于AbstractList。AbstractSequentialList 实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部函数”。
4、ArrayList, LinkedList, Vector, Stack是List的4个实现类。
ArrayList 是一个数组队列。它由数组实现，实现了RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口，所以可以随便访问，克隆，序列化，随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。
LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率低。
Vector 是矢量队列，和ArrayList一样，它也是一个动态数组，由数组实现。但是ArrayList是非线程安全的，而Vector是线程安全的。
Stack 是栈，继承于Vector。栈的特点是：先进后出(First In Last Out)。
List和Vector不同，ArrayList中的操作不是线程安全的！所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
List的使用
1、如果涉及到“栈”、“队列”、“链表”等操作，应该考虑用List，具体的选择哪个List，根据下面的标准来取舍。
2、对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
3、对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
4、对于“单线程环境” 或者 “多线程环境，但List仅仅只会被单个线程操作”，此时应该使用非同步的类(如ArrayList)。
5、对于“多线程环境，且List可能同时被多个线程操作”，此时，应该使用同步的类(如Vector)。
Fail-Fast
fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当一个线程遍历某集合时，这个集合的值被其它线程改变，该线程就会抛出ConcurrentModificationException异常。
fail-fast示例。
package Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class FastFailEX {
private static List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
public static void main(String[] args) {
//使用两个线程操作list
new ThreadA().start();
new ThreadB().start();
}
private static void print() {
System.out.println("");
Integer value = null;
Iterator<Integer> iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
System.out.print(value+", ");
}
}
//向list添加元素
private static class ThreadA extends Thread {
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
list.add(i);
print();
}
}
}
//向list添加元素
private static class ThreadB extends Thread {
public void run() {
for(int i=10;i<20;i++){
list.add(i);
print();
}
}
}
}运行结果：
结果说明：
当某一个线程遍历list的过程中，list的内容被另外一个线程所改变了；就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。
ConcurrentModificationException是在操作Iterator时抛出的异常。我们先看看Iterator的源码。在AbstractList.java中
通过以上代码段我们看到两点
1、执行next()时，要先判断iterator返回的对象中的modCount”和“当前的modCount”是否相等
2、如果不相等，则抛回异常
接下来我们要知道在什么情况下 modCount!= expectedModCount
我们来看ArrayList.java中的代码
我们现在知道，只要修改集合中的元素个数时，都会改变modCount的值。
添加时在决定是否扩空list前修改modCount，删除元素时直接修改
至此，我们就完全了解了fail-fast是如何产生的。
即，当多个线程对同一个集合进行操作的时候，某线程访问集合的过程中，该集合的内容被其他线程所改变(即其它线程通过add、remove、clear等方法，改变了modCount的值)；这时，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。
解决fail-fast
使用CopyOnWriteArrayList 就不会产生fail-fast
上源码
从中，我们可以看出:
CopyOnWriteArrayList是自己实现了Iterator 为COWIterator。
ArrayList的Iterator调用next()时，会调用checkForComodification()比较expectedModCount和modCount的大小；CopyOnWriteArrayList的Iterator实现类中，没有checkForComodification()，所以不会抛出ConcurrentModificationException异常。
Map简介
Map是什么：public interface Map<K,V> { }
Map 是一个键值对(key-value)映射接口。Map映射中不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。
Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集、值集或键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。
Map 映射顺序。有些实现类，可以明确保证其顺序，如 TreeMap；另一些映射实现则不保证顺序，如 HashMap 类。
Map 的实现类应该提供2个“标准的”构造方法：第一个，void（无参数）构造方法，用于创建空映射；第二个，带有单个 Map 类型参数的构造方法，用于创建一个与其参数具有相同键-值映射关系的新映射。实际上，后一个构造方法允许用户复制任意映射，生成所需类的一个等价映射。尽管无法强制执行此建议（因为接口不能包含构造方法），但是 JDK 中所有通用的映射实现都遵从它。
Map体系
1、Map 是映射接口，Map中存储的内容是键值对(key-value)。
2、AbstractMap 是继承于Map的抽象类，它实现了Map中的大部分API。其它Map的实现类可以通过继承AbstractMap来减少重复编码。
3、SortedMap 是继承于Map的接口。SortedMap中的内容是排序的键值对，排序的方法是通过比较器(Comparator)。
4、NavigableMap 是继承于SortedMap的接口。相比于SortedMap，NavigableMap有一系列的导航方法；如"获取大于/等于某对象的键值对"、“获取小于/等于某对象的键值对”等等。
5、TreeMap 继承于AbstractMap，且实现了NavigableMap接口；因此，TreeMap中的内容是“有序的键值对”， 它是通过红黑树实现的。它一般用于单线程中存储有序的映射。
6、HashMap 继承于AbstractMap，没实现SortedMap或NavigableMap接口；因此，HashMap的内容是无序的键值对。
7、Hashtable继承于Dictionary(Dictionary也是键值对的接口)，实现Map接口；因此，Hashtable的内容也是“键值对，是无序的”。 Hashtable是线程安全的。
8、WeakHashMap 继承于AbstractMap。它和HashMap的键类型不同，WeakHashMap的键是“弱键”， 当“弱键”被GC回收时，它对应的键值对也会被从WeakHashMap中删除。JVM提供的弱引用
Set简介
Set 是继承于Collection的接口。它是一个不允许有重复元素的集AbstractSet 是一个抽象类，它继承于AbstractCollection，AbstractCollection实现了Set中的绝大部分函数，为Set的实现类提供了便利。
HastSet 和 TreeSet 是Set的两个实现类。
HashSet中的元素是无序的。
TreeSet中的元素是有序的，不支持快速随机遍历，只能通过迭代器进行遍历。
Iterator和Enumeration
在Java集合中，我们通常都通过 “Iterator(迭代器)” 或 “Enumeration(枚举类)” 去遍历集合
Enumeration是一个接口，它的源码如下
Iterator也是一个接口，它的源码如下：
1、函数接口不同
Enumeration只有2个函数接口。通过Enumeration，我们只能读取集合的数据，而不能对数据进行修改。
Iterator只有3个函数接口。Iterator除了能读取集合的数据之外，也能数据进行删除操作。
2、Iterator支持fail-fast机制，而Enumeration不支持。
Iterator和Enumeration性能对比
package Test;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Random;
public class IteratorEnumerationEX {
public static void main(String[] args) {
int val;
Random r = new Random();
Hashtable<Integer, Integer> table = new Hashtable<Integer, Integer>();
for (int i=0; i<100000; i++) {
val = r.nextInt(100);
table.put(i, val);
}
iterateHashtable(table) ;
enumHashtable(table);
}
private static void iterateHashtable(Hashtable<Integer, Integer> table) {
long startTime = System.currentTimeMillis();
Iterator<Entry<Integer, Integer>> iter = table.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
iter.next();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
countTime("iterate",startTime, endTime);
}
private static void enumHashtable(Hashtable<Integer, Integer> table) {
long startTime = System.currentTimeMillis();
Enumeration<Integer> enu = table.elements();
while(enu.hasMoreElements()) {
enu.nextElement();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
countTime("enum",startTime, endTime);
}
private static void countTime(String type,long start, long end) {
System.out.println(type+":"+(end-start)+"ms");
}
}输出结果
因为Iterator支持fail-fast所以做操作多一些性能也相对慢一些
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