在Java开发中，会经常使用到集合，那么何为集合呢？

集合是用于存储批量数据的容器工具，可以将其看做一个可变长度的数组。

在Java的API中集合被包含在java.util包中，被称作collection框架。

Collection

我们先从Collection接口说起，接口Collection是collection层次结构的根接口，表示一组对象，一些collection是允许重复，一些则不可以。一些是有序的，而一些则是无序的。

所有通用的Collection实现类（通常通过它的一个子接口间接实现Collection）应该提供两个“标准”构造方法：一个是 void（无参数）构造方法，用于创建空 collection；另一个是带有Collection类型单参数的构造方法，用于创建一个具有与其参数相同元素新的 collection。实际上，后者允许用户复制任何 collection，以生成所需实现类型的一个等效 collection。尽管无法强制执行此约定（因为接口不能包含构造方法），但是 Java 平台库中所有通用的Collection实现都遵从它。——官网介绍

下图是常用Collection集合的简化UML类图：

图一 Collection

Set接口

Set类型的集合存储的元素是无序的且不可重复。

HashSet

对于HashSet，是基于HashMap（我们将会在后面介绍）实现的。HashSet底层采用HashMap来保存所有元素。主要用来做高性能的集运算，为快速查找而设计。存入HashSet的对象必须重写hashCode()方法。

当我们向HashSet集合添加元素时，它是按照hash算法来存储集合中的元素。首先HashSet会调用该对象的hashCode()方法来获取到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值决定该对象在Set集合中的存储位置。HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，同时两个元素的hashCode()方法返回值也相等。因此如果两个元素通过equals方法比较返回为true，但它们通过hashCode()方法返回的值的比较不相等，那么HashSet会将这两个元素存储在不同的位置，仍然能够添加成功。

TreeSet

TreeSet是一种可指定排序方式的Set集合。其底层数据结构是二叉树。通过比较两元素的结果是否为0来保证元素的唯一性。

对于TreeSet的指定排序方式的方法有两种：

方式一：让元素自身具备比较性。只要让元素实现Comparable接口，并覆盖compareTo方法即可，当compareT方法的返回值为0时，就是相同元素。

方式二：让集合自身具备比较性。该方式通过自定义比较器来实现，自定义类实现Comparator接口，覆盖compare方法，将该Comparator接口实现类的对象作为参数传递给TreeSet的构造方法即可。

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List接口

List类型的集合存储的元素时有序且可重复。

ArrayList

ArrayList底层采用一个可变长度的数组实现，可存储所有的元素，包括null。由于其实现了Serializable接口，所以其支持序列化。又由于其实现了RandomAccess接口，所以支持快速随机访问。ArrayList集合存储的元素按照存入的先后顺序排列元素，也就是说先进先出。

每个ArrayList实例都有一个容量，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的时候，再插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

ArrayList岁支持快速随机访问，但向集合中插入与移除元素的操作速度很慢。

LinkedList

LinkList在的底层是一个链表结构，因此LinkList对于集合增删操作来说会更加占有优势，只需要对指针（注：在Java中没有指针的概念，这里是可以更形象地进行说明）操作即可。又因为链表的结构，LinkList可以被用作堆栈，队列或双向队列。

Vector

Vector同ArrayList一样底层是一个可变长度的数组。（下文有详细的介绍）

Stack

Stack集合继承于Vector类，Stack底层是一个堆栈结构，遵循后进先出（LIFO）原则，只能在一端执行插入操作（称为入栈）或删除操作（称为出栈）

peek()//查看栈顶元素                                                                                                     pop()//出栈，从栈顶移除一个元素                                                                                     push(E Object)//入栈，将一个Object压入栈顶                                                                   search(E Object)//查询某个元素在栈中的位置

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下图是常用Map集合简化的UML类图

图二 Map

Map接口

Map类型的集合以键值对的形式存储数据。不允许键的重复和从键到值的一对多映射。

HashMap

在HashMao内部通过一个哈希表来管理所有元素，同上文叙述的HashSet类似（其实应该说HashSet同HashMap类似），通过hashCode()方法和equals()方法来保证键的唯一性。也因此HashMap通过键的hashCode来快速的存取元素。

LinkedHashMap

LinkedHashMap继承于HashMap，在底层是以哈希表和链接列表相结合而实现的.该集合类型保留插入顺序，如果需要输入顺序与输出顺序相同，可以采用此集合。在LinkedHashMap内部有两种排序方式，一种是插入顺序（默认），一种是访问顺序（即近期访问最少到近期访问最多的顺序），这两种方式通过一个布尔值accessOrder进行切换，在LinkedHashMap的构造方法publicLinkedHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor,booleanaccessOrder) {   super(initialCapacity, loadFactor);                                         this.accessOrder = accessOrder;} 中，如果accessOrder为true，表示按照访问顺序存储元素，如果为false表示按照插入顺序访问元素。

Hashtable

同样HashMap在底层是通过一个哈希表来实现的。

Properties

Properties继承于Hashtable，该类表示一个持久的属性值，可保存在流中或从流中加载。属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。该类主要用于读取Java中的配置文件，在Java中，其配置文件常为.properties文件，格式为文本文件，文件的内容的格式是“键=值”的格式，文本注释信息可以用"#"来注释。了解Properties的详细用法，点我。

TreeMap

TreeMap实现了SortedMap接口，该集合根据键的自然顺序进行排序，或根据创建集合时传入的Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。

各种集合的比较

1.同步性

以上介绍的集合中，除Vector、Stack、HashTable和Properties外，其他集合类型（HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList、LinkedHashMap、TreeMap）都是非线程安全的。那么当多个线程同时访问这些非线程的集合类型时，我们必须自己实现访问同步，一种解决方案是在构造这些集合时构造一个同步集合，通过Collections类的静态方法synchronizedCollection()                                                                                                    synchronizedList()                                                                                                              synchronizedMap()                                                                                                            synchronizedSet()                                                                                                              synchronizedSortedMap()                                                                                                  synchronizedSortedSet()

2.ArrayList与Vector的比较

同步性方面，如1所述，Vector不需要自己实现同步方案，而ArrayList需要自己实现同步方案。ArrayList和Vector都是使用可变长数组来保存数据，当数组空间不足时，两者就需要扩展其大小，ArrayList增加50%的大小，而Vector在默认情况下增长一倍的大小，但Vector可以自己设定这个增长幅度，在这方面Vector确实是有优势的，根据情况设定增长幅度，对程序的性能来说会更加友好。

3.LinkedList与ArrayList、Vector的比较

这三种集合类型都支持快速随机访问，在集合的首或末对元素进行更重操作，三者并没有什么的区别，但当从其他任意位置对元素进行操作，在性能上就会产生很大的差异。上文有叙述到LinkList是一个链表结构，在任意位置的对元素的操作都在一个常数级的时间，而Arrayl与Vecotr却颇为费时。

4.HashMap和Hashtable的区别

Hashtable与HashMap类似，但Hashtable不允许键与值为null，HashMap却允许。Hashtable是线程安全的，HashMap是县城非安全的。相比较下，HashMap比Hashtable效率要高下，所以要根据具体情况选择使用。。

5.TreeMap和HashMap的比较

针对于TreeMap，HashMap使用起来性能更好，因为在HashMap的构造方法中，可以自己调优初始容量和负载因子，这样我们就可以根据具体的开发环境去优化我们的HashMap。TreeMap可以自定义顺序遍历元素，这更是与使用在需要具体排序的情况下。但是TreeMap的性能不是很好，TreeMap的get操作的时间复杂度是O(log(n))，针对于HashMap的O(1)差的还是比较多的。因此为了中和两者，出现了LinkedHashMap。

6.各集合的性能比较

单线程模式下，测试元素在100~1000的情况下：

添加  HashMap效率最高，ArrayList最低，其他的效高的还有Stack、HashSet和Vector，较低的有LinkedList和TreeSet和TreeMap

删除 HashMap效率最高，LinkedList最低，其他的HashSet、TreeMap和TreeSet效率较高，较低的有Vector、ArrayList和Stack

查找  HashMap效率最高，LinkedList最低，HashXXX和TreeXXX效率都比较高，而基于List类效率耗时是Map或Set的十倍左右。

多线程模式下，测试元素100~1000，线程数10的情况下：

添加 HashSet效率最高，LinkedList最低，HashXXX和TreeXXX效率都比较高，这里ArrayList效率较低，整体相差不大。

删除 HashSet效率最高，LinkedList最低，整体性能同添加相似，但HashXXX或TreeXXX性能比List系列高出3倍。

查找 仍然是HashSet性能最好，LinkedList最低，性能较差的是ArrayList，其他的均表现很好。

                                                                                                    ——摘自Adroid中文网

请根据具体情况具体选择。

7.移动开发给出的建议

在谷歌官方推出的Android性能优化典范系列视频中提到，Android为移动操作系统特意编写了一些更加高效的容器，其中包括SparseArray和ArrayMap。

SparseArray采用二分法的方式存储数据，所以SparseArray内的元素时按照键从小到大排列的，SparseArray只接受int类型的键

put(int key, E value)//增                                                                                              append(int key, E value)//增，其中的key是大于所有现有的键的数组，以便于提升性能              E get(int key)//查                                                                                                              E get(int key, E valueIfKeyNotFound)//查                                                                        delete(int key)//删                                                                                                        remove(int key)//删，实际上remove和delete是一样的，remove方法中调用了delete方法      setValueAt(int index, E value)//改                                                                                  put(int key, E value)//改

ArrayMap，该类是在API19中出现的，单位了兼容低版本support.v4中也有ArrayMap类。ArrayMap在内部使用两个数组进行工作，其中一个数组记录key hash过后的顺序列表，另外一个数组按key的顺序记录Key-Value值。首先要清楚ArrayMap针对于移动设备的优化是在内存上进行的优化，也就是说使用这个容器比起HashMap会占用更少的内存，因为ArrayMap中的内存占用是连续不间断的，但随着数组中元素的增多，查找访问单个对象的花费也会跟着增长，同时ArrayMap的插入与删除的效率是不够高的，但如果你需要的是在一百这个数量级上时，则完全不用担心这些。

以上是自己对集合知识学习的总结，如果有不正确的地方，感谢指正，我也会及时修改。后面也会逐渐完善这方面的知识分享给大家。