映射(Map/HashMap)
- HashMap的实现原理：
在 Java 编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是指针（引用），HashMap 就是通过这两个数据结构进行实现。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。
HashMap的数据结构
映射保存的是键值对（即key—value）的映射关系，一个映射中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。但Map只是接口，实际中常用的是它的一个派生类HashMap。
- 映射的常用方法如下：
clear : 清空容器
containsKey : 判断容器中是否存在该键（key）的元素
containsValue : 判断容器中是否存在该值（value）的元素
get : 根据指定键获得元素的值
isEmpty : 判断容器是否为空
keySet : 获取容器中键的集合
put : 设置键值对的映射关系。如原来没有该键，则添加元素；如果原来存在该键，则替换元素
remove : 删除指定键对应的元素
size : 获取容器的大小
values : 获取容器中值的集合
哈希表(Hashtable)
- 哈希表也是从Map派生而来的，但HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized，这意味着Hashtable是线程安全的，多个线程可以共享一个Hashtable；而如果没有正确的同步的话，多个线程是不能共享HashMap的。
由于Hashtable是线程安全的也是synchronized，所以在单线程环境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步，只需要单一线程，那么使用HashMap性能要好过Hashtable。
HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的。
哈希表的常用方法与映射是一样的，就不一一列举了。容器的遍历操作
集合(Set/HashSet)
- HashSet 的实现原理:
它是基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素。
集合中的元素是没有顺序的，而且不可以重复。这意味着，集合只能遍历而无法通过索引访问指定元素，并且如果重复添加相同值将不会增大集合。因为Set只是接口，所以实际用的是它的一个派生类HashSet。 - 集合的常用方法如下：
add : 添加元素clear : 清空容器
contains : 判断容器中是否存在该元素
iterator : 获取第一个元素的指针
isEmpty : 判断容器是否为空
remove : 删除元素
size : 获取容器大小
队列(ArrayList)
-
ArrayList 的实现原理：
ArrayList 可以理解为动态数组，与数组相比它的容量能动态增长。ArrayList 是 List 接口的可变数组的实现。实现了所有可选列表操作，并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。
队列与集合恰恰相反，队列中的元素是有顺序的，而且允许重复，所以队列可以使用索引来访问指定元素（类似数组的下标）。 -
队列的常用方法包括上面集合列出的几个，下面列出有变更或者添加的方法：
add : 提供了两个方法。默认在队列末尾添加元素；如果指定了索引位置，则在指定位置末尾添加元素
get : 获取指定位置的元素
indexOf : 获取指定元素的第一个索引位置
lastIndexOf : 获取指定元素的最后一个索引位置
remove : 提供了两个方法。除了删除元素之外，还可以删除指定位置的元素
set : 替换指定位置的元素
subList : 截取从开始位置到结束位置之间的子队列
链表(LinkedList)
- LinkedList的实现原理：
就是链表。
链表又称双端队列（类似C++的deque），如其名字所言，每个元素都有由三块区域组成，一块指向前一个元素，一块指向后一个元素，最后一块才是保存的对象。所以对于需要快速操作首尾元素，应该使用链表，如果需要快速操作随机元素，应该使用队列。 - 链表的常用方法包括上面队列列出的几个，下面列出添加的方法:
addFirst/addLast : 添加到开头/添加到末尾
getFirst/getLast : 获取首元素/获取末元素
removeFirst/removeLast : 删除首元素/删除末元素
offer/offerFirst/offerLast : 以deque方式添加元素，与之相对的是，add是以list方式添加元素peek/peekFirst/peekLast : 获取但不移除此队列的首尾元素，默认获取首元素
poll/pollFirst/pollLast : 获取并移除此队列的首尾元素，默认获取并移除首元素
pop : 出栈第一个元素，即以stack方式删除元素
push : 入栈指定元素，即以stack方式添加元素
向量(Vector)
- Vector的实现原理：
Vector与ArrayList类似，都是用数组实现的。
Vector是多线程安全的，而ArrayList不是，这个可以从源码中看出，Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰，这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比；
向量的常用方法与队列是一样的，这里就不一一列举。
堆栈(Stack)
- Stack和Queue都是可以由LinkedList向上转换而来。
堆栈是从向量派生而来，它实现一个后进先出的堆栈。堆栈的常用方法比向量多了三个，分别是peek（获取首元素）、pop（出栈）、push（入栈），看起来Stack类似一个堆栈方式的链表。
指针遍历
以上容器都支持以指针为基础的遍历操作，其中指针遍历又分为显式指针和隐式指针，区别在于显式指针需要实例化Iterator的一个对象，而隐式指针不需要。以队列为例，显式指针和隐式指针的遍历代码如下：
ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();
array.add("111");
array.add("222");
array.add("333");
//显式指针
Iterator<String> it_array = array.iterator();
while(it_array.hasNext()){
System.out.println("it_array.next()="+(String)it_array.next());
}
//隐式指针
for (String item_array : array) {
System.out.println("item_array="+item_array);
}
集合、链表、向量、堆栈的指针遍历与队列类似，把ArrayList替换为相应的容器名称就好。映射的指针遍历有些特别，因为Iterator只支持单参数，而映射有两个参数，所以只能把每个映射元素的入口传给Iterator，这就引入了Map.Entry的概念。具体的遍历代码如下：
HashMap<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("111", "000");
map.put("222", "000");
map.put("333", "000");
//显式指针
Set<Map.Entry<String, String>> entry_set = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, String>> it_map = entry_set.iterator();
while(it_map.hasNext()){
//注意这里要先把入口取出来，这样才能分别getKey和getValue
Map.Entry<String, String> item_next = it_map.next();
System.out.println("item_next key="+item_next.getKey());
System.out.println("item_next value="+item_next.getValue());
}
//隐式指针
for (Map.Entry<String, String> item_map : map.entrySet()) {
System.out.println("item_map key="+item_map.getKey());
System.out.println("item_map value="+item_map.getValue());
}
哈希表的指针遍历操作与映射类似。索引遍历
除了指针遍历操作，队列、链表、向量、堆栈还支持索引遍历，具体代码如下：
//索引遍历
for (int i=0; i<array.size(); i++) {
System.out.println(String.format("array[%d]=%s", i, array.get(i)));
}
向量因为内部元素是无序的，所以不支持索引遍历。键集合遍历
映射和哈希表除了指针遍历，还支持键集合的遍历。即先获取容器中的键集合，然后对键集合进行指针遍历分别取出该键对应的值，具体代码如下：
Set<String> key_set = map.keySet();
for (String item_key : key_set) {
System.out.println("item_key="+item_key+", item_value="+map.get(item_key));
}
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