Java 集合框架

底层数据结构：
- ArrayDeque是基于可变数组实现的。它在内部使用一个数组来存储元素，并通过调整数组的大小来适应元素的增加和减少。
性能特点：
- 随机访问元素的性能较好，因为可以通过索引直接访问数组中的元素，时间复杂度为 O (1)。
- 在两端添加或删除元素的性能也很高，通常为 O (1) 时间复杂度。但是，在中间位置添加或删除元素可能需要移动大量元素，时间复杂度为 O (n)，其中 n 是队列中的元素数量。
适用场景：
- 当需要高效地在两端进行添加和删除操作，并且对随机访问有一定需求时，ArrayDeque是一个不错的选择。例如，可以用作栈或队列来处理数据。

二、LinkedList

底层数据结构：
- LinkedList是基于双向链表实现的。每个元素都包含指向前一个元素和后一个元素的指针。
性能特点：
- 在两端添加或删除元素的性能非常高，时间复杂度为 O (1)，因为只需要调整几个指针即可。
- 随机访问元素的性能较差，需要从头或尾开始遍历链表，时间复杂度为 O (n)。
适用场景：
- 当需要频繁地在两端进行添加和删除操作，并且对随机访问的需求较少时，LinkedList很适合。它也可以用作栈、队列或双向链表来处理数据。

`三、PriorityQueue`：

基于优先级堆实现的无界队列。

元素按照优先级进行排序，优先级高的元素先出队。

总结：

如果需要高效的随机访问以及两端的快速添加和删除操作，可以考虑使用ArrayDeque。如果更注重两端操作的极致性能，并且对随机访问要求不高，可以选择LinkedList。在实际应用中，可以根据具体的需求场景来选择合适的实现类。

`（5）Map`接口：

存储键值对，每个键都是唯一的。

常见的实现类有HashMap、LinkedHashMap、TreeMap等。

`1.HashMap`：

基于哈希表实现，存储键值对。

允许一个键为null，多个值为null。

查找、插入和删除操作效率高。

`2.LinkedHashMap`：

维护了键值对的插入顺序。

同时具有哈希表的高效性和链表的顺序性。

`3.TreeMap`：

基于红黑树实现，键自动排序。

不允许键重复。

`4.WeakHashMap`：

其中的键是弱引用。当垃圾回收器回收某个键所对应的对象时，这个键值对会自动从WeakHashMap中被移除。

适用于需要在内存紧张时自动清理不再使用的键值对的场景。

`5.IdentityHashMap`：

使用引用相等（==）而不是对象相等（equals方法）来判断键和值的相等性。

在某些需要区分不同对象实例的场景下可能会有用。

`6.SortedMap`：

此接口扩展了Map接口，保证了键的有序性。

提供了一些方法来获取键的范围，例如subMap、headMap和tailMap方法，可以返回一个子映射，包含指定范围内的键值对。

`7.NavigableMap`：

进一步扩展了SortedMap接口。

提供了更强大的导航方法，如lowerEntry、floorEntry、ceilingEntry和higherEntry，用于查找与给定键最接近的键值对。

`8.Hashtable`：

是一个古老的实现类，类似于HashMap，但它是线程安全的。

不允许键或值为null。

由于需要同步机制，性能相对较低。

`9.ConcurrentHashMap`：

线程安全的哈希表实现，允许多个线程同时进行读写操作，而不需要外部同步。

采用了分段锁技术，提高了并发性能。

（6）接口与实现类的关系

接口定义了一组规范和方法，而实现类则具体实现了这些接口，提供了实际的功能。开发者可以根据具体的需求选择合适的接口和实现类。例如，如果需要一个有序的、可重复的集合，可以选择List接口的实现类ArrayList或LinkedList；如果需要一个不重复的集合，可以选择Set接口的实现类。这种设计模式使得代码具有更好的可扩展性和可维护性，因为可以在不修改现有代码的情况下，切换不同的实现类来满足不同的需求。

三、Java 中不同集合类的性能的比较

在 Java 中，不同的集合类在性能方面有各自的特点。以下是对一些常见集合类的性能比较：

（一）、ArrayList 和 LinkedList

随机访问性能：
- ArrayList基于动态数组实现，支持快速的随机访问。通过索引访问元素的时间复杂度为 O (1)。
- LinkedList基于双向链表实现，随机访问需要遍历链表，时间复杂度为 O (n)，其中 n 是链表的长度。
插入和删除性能：
- 在列表中间位置插入和删除元素时，LinkedList性能更好。因为它只需要调整相邻节点的指针，时间复杂度为 O (1)。而ArrayList需要移动后续元素，时间复杂度为 O (n)。
- 在列表末尾插入元素时，两者性能相近。

（二）、HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet

添加和查找性能：
- HashSet使用哈希表实现，添加和查找元素的时间复杂度通常接近 O (1)，在哈希冲突较多时性能会下降。
- LinkedHashSet在HashSet的基础上维护了元素的插入顺序，性能略低于HashSet。
- TreeSet基于红黑树实现，添加和查找元素的时间复杂度为 O (log n)。它自动对元素进行排序，适用于需要有序集合的场景。
内存占用：
- HashSet和LinkedHashSet通常比TreeSet占用更少的内存，因为红黑树需要额外的空间来维护树的结构。

（三）、HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap

插入、查找和删除性能：
- HashMap基于哈希表实现，插入、查找和删除操作的时间复杂度通常接近 O (1)。
- LinkedHashMap在HashMap的基础上维护了键值对的插入顺序，性能略低于HashMap。
- TreeMap基于红黑树实现，插入、查找和删除操作的时间复杂度为 O (log n)。它自动对键进行排序，适用于需要有序键值对的场景。
遍历性能：
- LinkedHashMap和TreeMap在遍历顺序上有特定的保证，而HashMap的遍历顺序是不确定的。如果需要按照特定顺序遍历集合，LinkedHashMap和TreeMap可能更合适。

（四）、Vector 和 ArrayList

线程安全性能：
- Vector是线程安全的，在多线程环境下可以直接使用，但由于需要同步机制，性能相对较低。
- ArrayList不是线程安全的，在多线程环境下需要额外的同步措施。如果不需要线程安全，ArrayList性能更好。

总体而言，选择集合类时需要根据具体的应用场景来考虑性能需求。如果需要快速的随机访问，可以选择ArrayList或HashMap；如果需要频繁的插入和删除操作，可以考虑LinkedList或LinkedHashMap；如果需要有序集合，可以选择TreeSet或TreeMap。同时，还需要考虑线程安全等其他因素。

四、集合类的工具类

`Arrays.asList()`：

可以将数组转换为List视图。
这个视图是固定大小的，不能进行添加或删除元素的操作，但可以进行修改元素的操作。

`Collections.singletonXXX()`和`Collections.emptyXXX()`：

singletonXXX方法可以创建只包含一个元素的不可变集合，如singletonList、singletonSet等。
emptyXXX方法可以创建空的不可变集合，如emptyList、emptySet等。

这些集合类在不同的场景下提供了丰富的选择，以满足各种数据存储和操作的需求。

`五、Map`和`Collection`接口联系：

（一）、都是集合框架的一部分

共同构成集合体系：
- Map和Collection接口都是 Java 集合框架中的核心接口，它们一起为开发者提供了丰富的数据存储和操作方式。
- 集合框架旨在提供统一的方式来处理不同类型的数据集合，无论是存储单个元素的集合（如List、Set等）还是存储键值对的映射（如Map）。

（二）、可以相互转换

Map转Collection：
- 可以通过Map的方法获取其键集（keySet）、值集（values）或键值对集合（entrySet），这些集合都是Collection的子接口的实现。
- 例如，通过map.keySet()可以得到一个包含Map中所有键的Set集合，这个集合可以进行迭代、添加或删除元素等操作，就像其他普通的Collection集合一样。
Collection转Map：
- 在某些情况下，可以将一个包含特定类型元素的Collection转换为Map。例如，可以使用 Java 8 的流（Stream）和Collectors.toMap方法将一个包含特定对象的列表转换为一个Map，其中对象的某个属性作为键，对象本身作为值。

（三）、在某些操作上有相似性

遍历方式：
- 虽然Map和Collection的内部结构不同，但它们都可以通过迭代器进行遍历。
- 对于Collection，可以直接使用迭代器遍历集合中的元素。对于Map，可以通过遍历其键集、值集或键值对集合来间接遍历Map中的内容。
一些通用方法：
- 部分集合框架的工具类方法可以同时应用于Map和Collection。例如，Collections类中的一些排序、查找等方法可以应用于List等Collection实现类，而在某些情况下，也可以通过将Map的键集或值集转换为Collection后应用这些方法。

总体而言，Map和Collection接口在 Java 集合框架中既有区别又有联系，它们共同为开发者提供了灵活多样的数据处理方式。

一、主要接口及 实现类的特点

（1）Collection接口：

（2）List接口：

1.ArrayList：

2.LinkedList：

3.Vector：

4.Stack：

（3）Set接口：

1.HashSet：

2.LinkedHashSet：

3.TreeSet：

4.EnumSet：

5.CopyOnWriteArraySet：

（4）Queue接口：

一、ArrayDeque

二、LinkedList

三、PriorityQueue：

总结：

（5）Map接口：

1.HashMap：

2.LinkedHashMap：

3.TreeMap：

4.WeakHashMap：

5.IdentityHashMap：

6.SortedMap：

7.NavigableMap：

8.Hashtable：

9.ConcurrentHashMap：

（6）接口与实现类的关系

三、Java 中不同集合类的性能的比较

（一）、ArrayList 和 LinkedList

（二）、HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet

（三）、HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap

（四）、Vector 和 ArrayList

四、集合类的工具类

Arrays.asList()：

Collections.singletonXXX()和Collections.emptyXXX()：

五、Map和Collection接口联系：

（一）、都是集合框架的一部分

（二）、可以相互转换

（三）、在某些操作上有相似性

一、主要接口及实现类的特点

`（1）Collection`接口：

`（2）List`接口：

`1.ArrayList`：

`2.LinkedList`：

`3.Vector`：

`4.Stack`：

`（3）Set`接口：

`1.HashSet`：

`2.LinkedHashSet`：

`3.TreeSet`：

`4.EnumSet`：

`5.CopyOnWriteArraySet`：

`（4）Queue`接口：