1.集合类
数组：可以存储对象，也可以存储基本数据类型，但是一次只能存储一种类型，且长度一定，不可改变。
集合：只能存储对象，长度可变，可以存储不同类型的对象。Java集合类主要有三种：set，list，map
其中，实现边框的是实现类，折线边框的是抽象类，点线边框的是接口
从图中可以看出，Collection接口是集合类(List,Set,Queue)的根接口，java中没有提供这个接口的直接实现类。有三个子接口List，Set，Queue，注意，Map不是collection的子接口。
Collection中的方法：
2.Collection中的List和Set接口
首先说一下List接口。 List里存放的对象是有序的，可重复的，可以为null的集合。List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。
List接口下主要的三个实现类：Arraylist，Linkedlist，Vector。
（1）ArrayList
arraylist实现List接口，继承AbstractList。底层是数组实现，可以自增扩容。是非线程安全的，一般用于单线程环境中（与Vector最大的区别就是，V是线程安全的，所以A比V的性能相对要好些），在多线程中，可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。Arraylist实现了Serializable接口，支持序列化，能够通过序列化传输；实现了RandomAccess接口（只是个标注接口，没有实际的方法），支持快速随机访问，主要变现为可以通过下标直接访问（因为Arraylist的底层是数组，可直接用数组下标来索引）；实现了Cloneable接口，能被克隆。 Arraylist是基于动态数组实现的。
public class ArrayList<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable
1）初始化
Arraylist提供了三种初始化方法。
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.//默认提供容量为10的数组。
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); //注意size是记录该list集合当前元素的数量，不是容量
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
2）动态调整
无参构造函数默认的是空数组，为什么注释说是容量为10的数组。主要是ArrayList的add方法。add方法中调用了ensureCapacityInternal()方法，
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
从上述源码中可以看出，当elementData为空数组时，则使用Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity）进行选择一个最大的，其中DEFAULT_CAPACITY为arraylist定义的静态常量=10；
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
动态扩容最关键是grow方法 。通过源码中int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);可得容量扩大为原来的1.5倍。
总之，ArrayList默认容量是10，如果初始化时一开始指定了容量，或者通过集合作为元素，则容量为指定的大小或参数集合的大小。每次扩容为原来的1.5倍，如果新增后超过这个容量，则容量为新增后所需的最小容量。如果增加1.5倍后的新容量超过限制的容量，则用所需的最小容量与限制的容量进行判断，超过则指定为Integer的最大值，否则指定为限制容量大小。然后通过数组的复制将原数据复制到一个更大(新的容量大小)的数组。
3）遍历方式
第一，随机访问，通过索引获取元素。ArrayList实现了randomaccess接口。
/**
* Returns the element at the specified position in this list.
*
* @param index index of the element to return
* @return the element at the specified position in this list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index); return elementData(index);
}
第二，for循环，foreach循环。
package Two;
import java.util.ArrayList;
public class one {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(1);
arrayList.add(3);
arrayList.add(9);
//for循环
for (int i = 0;i<arrayList.size();i++){
System.out.print(arrayList.get(i));
}
// foreach循环
for (Integer list:arrayList) {
System.out.print(list);
}
}
}
第三种：通过迭代器遍历
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(1);
arrayList.add(3);
arrayList.add(9);
Integer integer = null;
Iterator iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()){
integer = (Integer) iterator.next();
System.out.println(integer);
}
}
上述三种遍历方式中，随机访问的效率最高，使用迭代器的效率最低。
总结：
ArrayList是List接口的一个可变大小的数组的实现
ArrayList的内部是使用一个Object对象数组来存储元素的
初始化ArrayList的时候，可以指定初始化容量的大小，如果不指定，就会使用默认大小，为10
当添加一个新元素的时候，首先会检查容量是否足够添加这个元素，如果够就直接添加，如果不够就进行扩容，扩容为原数组容量的1.5倍
-
当删除一个元素的时候，会将数组右边的元素全部左移，添加一个元素时，右移。
2）LinkedList
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable
请注意，此实现不同步。 如果多个线程同时访问链接列表，并且至少有一个线程在结构上修改列表，则必须在外部进行同步。 （结构修改是添加或删除一个或多个元素的任何操作;仅设置元素的值不是结构修改。）这通常通过在自然封装列表的对象上进行同步来实现。 如果没有这样的对象存在，列表应该使用Collections.synchronizedList方法“包装”。 这最好在创建时完成，以防止意外的不同步访问列表： List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
源码阅读有兴趣可自己去看
LinkedList特点：
- 双向链表实现，没有固定容量，不需扩容
- 元素是有序的，允许null值，输入输出顺序一致
- 所有指定位置的操作都是从头开始遍历的
- 需要更多的内存，LinkedList每个节点中需要存储前后节点的信息，占用空间更多
- 查找效率低，插入删除效率高。
3）Vector
Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。
vector源码分析：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308833.html
3.List实现类的各种比较
- ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，而LinkedList是基于双向链表的数据结构
- 对于随机访问，ArrayList要优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针
- 对于插入和删除，LinkedList较占优势，ArrayList要移动数据。
- ArrayList和LinkedList都是非线程安全的容器
在实际使用中，若对数据的主要操作为索引或只在集合的末端增加、删除元素，使用Arraylist和vector效率比较高；若对数据的操作主要为指定位置的插入或删除操作，使用Linkedlist效率比较高；当在多线程中使用容器时（即多个线程会同时访问该容器，），选用vector较为安全。