一、继承体系
俩类：一类继承Collection、一类继承Map
二、存储特点
Map系：HashMap, LinkedHashMap, TreeMap, WeakHashMap, EnumMap;
List系：ArrayList, LinkedList, Vector, Stack;
Set系：HashSet, LinkedHashSet, TreeSet;
工具类：Collections,Arrays
三、代码阅读
3.1 ArrayList
3.1.1 ArrayList定义
package java.util;
public class ArrayList extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private transient Object[] elementData;
private int size;
//其余省略
}
3.1.2 ArrayList概述
ArrayList以数组实现，允许重复。超出限制时会增加50%的容量（grow()方法中实现，如下所示），每次扩容都底层采用System.arrayCopy()复制到新的数组，因此最好能给出数组大小的预估值。默认第一次插入元素时创建数组的大小为10.按数组下标访问元素—get(i)/set(i,e) 的性能很高，这是数组的基本优势。直接在数组末尾加入元素—add(e)的性能也高，但如果按下标插入、删除元素—add(i,e), remove(i), remove(e)，则要用System.arraycopy()来移动部分受影响的元素，性能就变差了，这是基本劣势。
3.1.3 ArrayList和LinkedList的区别
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
3.1.4 ArrayList和Vector的区别
1.Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。
2.Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。
3.Vector还有一个子类Stack
3.1.5 动态扩容
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果是空数组 容量默认是10
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//具体扩容方法
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//>>位运算，右移动一位。 整体相当于原先的1.5倍
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);
}
3.2 LinkedList
3.2.1 LinkedList定义
package java.util;
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
}
3.2.2 LinkedList概述
LinkedList以双向链表实现，允许重复。
链表无容量限制，但双向链表本身使用了更多空间，也需要额外的链表指针操作。
按下标访问元素—get(i)/set(i,e) 要悲剧的遍历链表将指针移动到位(如果i>数组大小的一半，会从末尾移起)
插入、删除元素时修改前后节点的指针即可，但还是要遍历部分链表的指针才能移动到下标所指的位置，只有在链表两头的操作—add(), addFirst(),removeLast()或用iterator()上的remove()能省掉指针的移动。
3.3 HashMap
3.3.1 HashMap概述
工作原理：通过hash的方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象时，我们将K/V传给put方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过Load Factor则resize为原来的2倍)。获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。
以Entry[]数组实现的哈希桶数组，用Key的哈希值取模桶数组的大小可得到数组下标。
基于Map接口实现、允许null键/值、非同步、不保证有序(比如插入的顺序)、也不保证序不随时间变化。HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象。
在HashMap中有两个很重要的参数，容量(Capacity)和负载因子(Load factor)。扩容2倍
Capacity的默认值为16：static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;
负载因子的默认值为0.75：static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
hashmap 1.7和1.8对比 ：1.主要增加红黑树的概念,2Java7 是先扩容后插入新值的，Java8 先插值再扩容，
3.3.2 put函数大致流程
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
1.先判断table(存放bullet的数组，初始类定义：transient Entry[] table = (Entry[]) EMPTY_TABLE;)是否为空，如果为空则扩充table，其中包括确保table的大小为2的整数倍。
2.如果key值为null，则特殊处理，调用putForNullKey(V value)，hash值为0，存入table中，返回。
3.如果key值不为null，则计算key的hash值；
4.然后计算key在table中的索引index;
5.遍历table[index]的链表，如果发现链表中有bullet中的键的hash值与key相等，并且调用equals()方法也返回true，则替换旧值（oldValue），保证key的唯一性；
6.如果没有，在插入之前先判断table中阈值的大小，如果table中的bullet个数size超过阈值（threshold）则扩容（resize）两倍；注意扩容的顺序，扩容之前old1->old2->old3，扩容之后old3→old2→old1，扩展之前和扩容之后的table的index不一定相同，对于原bullet中的链表中的数据在扩容之后也不一定还在一个链表中。
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
7.插入新的bullet。注意插入的顺序，原先table[index]的链表比如 old1->old2->old3，插入新值之后为new1->old1->old2→old3.
3.3.3 ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap 和 HashMap 思路是差不多的，但是它支持并发操作
ConcurrentHashMap 由一个个 Segment 组成，Segment 代表”部分“或”一段“的意思，所以很多地方都会将其描述为分段锁
Segment 通过继承 ReentrantLock 来进行加锁，Segment 内部是由数组+链表组成的。
concurrencyLevel：并行级别 默认16 理论上支持16个线程并发执行 初始化后不可扩容
初始化完成后：
Segment 数组长度为 16，不可以扩容
Segment[i] 的默认大小为 2，负载因子是 0.75，得出初始阈值为 1.5，也就是以后插入第一个元素不会触发扩容，插入第二个会进行第一次扩容
这里初始化了 segment[0]，其他位置还是 null，至于为什么要初始化 segment[0]，后面的代码会介绍
当前 segmentShift 的值为 32 - 4 = 28，segmentMask 为 16 - 1 = 15，姑且把它们简单翻译为移位数和掩码，这两个值马上就会用到
3.4 Set
HashSet是基于HashMap来实现的，操作很简单，更像是对HashMap做了一次“封装”，而且只使用了HashMap的key来实现各种特性，而HashMap的value始终都是PRESENT。
HashSet不允许重复（HashMap的key不允许重复，如果出现重复就覆盖），允许null值，非线程安全。
