JAVA集合类概览

1、Java有哪些集合

2、不同集合的应用场景分别是哪些

3、哪些实现类是线程安全的

4、为什么Java集合不能存放基本类型

5、集合的fail-fast和fail-safe是什么

Java集合概览

Java通过Java Collections Framework(JCF)为开发者提供了一系列集合接口和实现，所谓集合，就是多个Java对象的聚集。

学习过数据结构的同学们对各类集合的定义肯定不陌生，Java通过提供一系列的内置数据结构实现，为开发者提高了开发的便利性，提升了程序的兼容性，降低了编程的复杂性。

图片出自https://www.pdai.tech/md/java/collection/java-collection-all.html

Java集合包含两个顶层接口：Collection和Map，Collection是主要保存对象的集合，Map是保存键值对的集合。

下面我们对两类集合的实现做简单介绍。

Collection

Collection是Jdk1.2版本引入的接口，用于描述保存对象的集合，它的扩展接口有List、Queue、Set。

List

List以列表形式顺序存取元素，保证元素的插入顺序和存储顺序一致。

实现 线程安全
ArrayList   数组   否  
LinkedList   双向链表   否  
CopyOnWriteArrayList   数组   是，使用CopyOnWrite保证线程安全  
Vector   数组   是，使用Synchronized保证线程安全  
Stack   数组   是，继承Vector  

Vector是Jdk1.0就引入的线程安全的列表实现，早于Collection接口设计，采用直接在方法上添加Synchronized来保证线程安全，Stack是继承Vector实现的栈结构，由于其线程安全的低效性，目前在实际环境均不再推荐使用。

Queue

Queue是先进先出的结构，从队尾加入元素，队头弹出元素。其子接口Deque为双端队列，即两头都可以进出。

实现 线程安全
ArrayDeque   循环数组   否  
LinkedList   链表   否  
PriorityQueue   堆   否  
BlockingQueue   BlockingQueue为阻塞队列的扩展接口   是  

由于BlockingQueue略为复杂，更涉及到一些进阶应用场景，留待后续讲解。

Set

Set是不重复元素集合，元素中不包含相同元素，且通常情况不保持元素插入顺序

实现 线程安全
HashSet   哈希表   否，基于HashMap实现  
TreeSet   红黑树   否，基于TreeMap实现  
LinkedHashSet   哈希表+链表   否，基于LinkedHashMap实现  
CopyOnWriteArraySet   数组   是，CopyOnWrite保证  
ConcurrentSkipListSet   跳表   是，基于ConcurrentSkipListMap实现  
Map

Map用于存储<Key, Value>键值对。

实现 线程安全
HashMap   哈希表+红黑树   否  
TreeMap   红黑树   否  
LinkedHashMap   哈希表+链表+红黑树   否  
WeakHashMap   哈希表   否  
ConcurrentHashMap   哈希表+红黑树   是，基于节点CAS和Synchronized实现  
ConcurrentSkipListMap   跳表   是  
为什么Java集合不能存放基本类型

Java在1.2版本引入JCF框架，Java范型是在1.5版本引入，因此在泛型引入之前集合默认以Object作为存储类型。

以List为例 List list = new ArrayList(); list.add(123); // 自动boxing list.add("123"); int num = (int) list.get(0); String str = (String) list.get(1);

显而易见该方式存在缺陷，集合内可以放入任何以Object为基类的元素，而元素的获取方无法确定元素的具体类型，容易出现类型转换错误。在1.5版本引入范型以后，对集合接口进行规范，添加了范型参数，Java的泛型机制本质上还是将具体类型擦除为Object，因此泛型集合在初始化时，无法将参数指定为非Object派生的基本类型。

什么是fail-fast和fail-safe List<String> list = new ArrayList(); list.add("123"); list.add("456"); //(1) throw ConcurrentModificationException for (String s : list) { list.remove(s); } //(2) 正常移除 Iterator<String> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { it.next(); it.remove(); } //(3) throw ConcurrentModificationException new Thread(() -> { for (String s : list) { System.out.println(s); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException ignore) { } } }).start(); new Thread(() -> {list.add("789");}).start();