HashMap，HashSet，Hashtable，Vector，ArrayList 的关系

这么几个比较常用的但是比较容易混淆的概念同出于 java.util 包。本文仅作几个类的浅度解析。
（本文基于JDK1.7，源码来自openjdk1.7。）

├── Collection
│   ├── List
│   │   ├── ArrayList
│   │   ├── Vector
│   │   └── LinkedList and so on;
│   Set
│   ├── HashSet
│   └── LinkedHashSet and so on;
└── Map
    ├── Hashtable
    ├── HashMap
    └── WeakHashMap and so on;

Collection和Map

按理来说和这两者没有什么特别关系。然而本文中仍然将这两个混在一起：

• 第一，HashSet，HashMap，Hashtable长得太像了，没有理由不写再一起。
• 第二，HashSet是个Set，其实骨子里是个Map。

List

继承List的类，泛型为Integer时，注意和其他的类型不同。（因为Index是Integer）

线程安全

简单来说，List是个一维数组。Vector和ArrayList区别在于：

Vector是个线程安全的，而ArrayList不是。这点看源码可以看出来，Vector中各种synchronized，甚至连size属性都丧心病狂地synchronized了。

同样，Iterator指定Vector和ArrayList，如果中间发生变化则会抛出ConcurrentModificationException异常。
不仅仅是List，很多地方的Iterator都有这个异常，

自增大小

ArrayList没办法设置自增大小，但是仍然可以自增。
Vector可以设置自增大小。

ArrayList的自增函数：

Vector的自增函数：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    //在这里，如果没有设置自增大小的话，那么默认自增大小则是原来的Vector大小。
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

ArrayList自增函数：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    //新长度则是旧长度的大小加上一个移位运算（一半的大小）。
    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);
}

所以可以简单的认为Vector默认自增一倍的长度，ArrayList则是默认自增一半的长度。

同样，对他们的源码分析：
Vector可以设置自增大小，而ArrayList则无法设置（没有这个构造方法）。

public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) 

最后，可以 List list=new ArrayList<>();，然后list=new Vector<>();，使用基类List可以实现ArrayList和Vector的快速赋值。

Map

Map可以当成是简单的“Key-Value”数据库，例如memcached和redis。

Hashtable基于Directory，有种说法是Directory已经过时，所以更推荐使用Map。

线程安全

Hashtable也是线程安全的，和Vector一样，连size函数都丧心病狂地同步了。

public synchronized int size() {                                                                                                             
    return count;
}       

HashMap不是线程安全的，当然也可以用其他的黑科技实现同步，例如SynchronizedMap和ConcurrentHashMap。
那个以后再说……

空值

HashMap允许在Key和Value中都出现null值。例如：

v.toString()
{null=null, 1=66, 2=null, 3=4d, 4=0f, 5=null}

而Hashtable则不允许K/V的任何一个出现null值，但是允许空字符串。

Hashtable<String,String> v=new Hashtable<String,String>();
v.put("3s",null); 

直接报错：java.lang.NullPointerException。
这个和内部实现有关，Hashtable需要用到hashCode，所以必须要确保K/V不为null。

相关代码写死在源码里：

public synchronized V put(K key, V value) {
 // Make sure the value is not null
 if (value == null) {
     throw new NullPointerException();
 }
 //下面对hashCode做点事情。

Set

HashSet本质上是一个Collection，类似于List，是列表/集合，不是K-V的Map，但是它骨子里是一个HashMap……

这么说可能会更易于理解：
HashSet对外是“类”的集合，实际上是内部维护了一个HashMap进行实现。

实际上存储的是两个：hashCode和类本身（字符串/自定义类等）。

HashSet进行add的时候，会先进行验证hashCode：
(HashSet进行add操作实际上是对Map的put操作)

public V put(K key, V value) {
    if (table == EMPTY_TABLE) {
        inflateTable(threshold);
    }
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    int hash = hash(key);//本函数里有hashCode
    int i = indexFor(hash, table.length);
    for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }

    modCount++;
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

一个对HashSet的自定义类的操作：

 class Name  
{  
    private String first;   
    private String last;   

    public Name(String first, String last)   
    {   
        this.first = first;   
        this.last = last;   
    }   

    public boolean equals(Object o)   
    {   
        if (this == o)   
        {   
            return true;   
        }   

    if (o.getClass() == Name.class)   
        {   
            Name n = (Name)o;   
            return n.first.equals(first)   
                && n.last.equals(last);   
        }   
        return false;   
    }   
}  

public class HashSetTest  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {   
        Set<Name> s = new HashSet<Name>();  
        s.add(new Name("abc", "123"));  
        System.out.println(  
            s.contains(new Name("abc", "123")));  
    }  
}   

代码来自java中HashSet详解

粗看上去是会返回true的，实际返回false。因为 HashSet 判断两个对象相等的标准除了要求通过 equals() 方法比较返回 true 之外，还要求两个对象的 hashCode() 返回值相等。而上面程序没有重写 Name 类的 hashCode() 方法，两个 Name 对象的 hashCode() 返回值并不相同，因此 HashSet 会把它们当成 2 个对象处理，因此程序返回 false。如果想返回true，需要重写equals方法和hashCode方法。

至于hashCode，就是另一篇文章才解释得清的了。

集合操作

Set其实做集合操作更加简单。例如：

import java.util.*;
public class SetOperation {
       public static void main(String[] args) {
            Set<Integer> result = new HashSet<Integer>();
            Set<Integer> set1 = new HashSet<Integer>(){{
                add(1);
                add(3);
                add(5);
            }};

            Set<Integer> set2 = new HashSet<Integer>(){{
                add(1);
                add(2);
                add(3);
            }};

            result.clear();
            result.addAll(set1);
            result.retainAll(set2);
            System.out.println("交集："+result);

            result.clear();
            result.addAll(set1);
            result.removeAll(set2);
            System.out.println("差集："+result);

            result.clear();
            result.addAll(set1);
            result.addAll(set2);
            System.out.println("并集："+result);

        }
}

输出：

交集：[1, 3]
差集：[5]
并集：[1, 2, 3, 5]

参考文档

hashSet中的equals方法和hashCode方法