List、Map、Set的区别与联系及应用场景

一、结构特点

1. List和Set是存储单列数据的集合，Map是存储键值对这样的双列数据的集合；
2. List中存储的数据是有顺序的，并且值允许重复；Map中存储的数据是无序的，它的键是不允许重复的，但是值是允许重复的；Set中存储的数据是无顺序的，并且不允许重复，但元素在集合中的位置是由元素的hashcode决定，即位置是固定的（Set集合是根据hashcode来进行数据存储的，所以位置是固定的，但是这个位置不是用户可以控制的，所以对于用户来说set中的元素还是无序的）。

二、实现类

1. List接口有三个实现类：
   1.1 LinkedList
   基于链表实现，链表内存是散列的，增删快，查找慢；
   1.2 ArrayList
   基于数组实现，非线程安全，效率高，增删慢，查找快；
   1.3 Vector
   基于数组实现，线程安全，效率低，增删慢，查找慢；

2. Map接口有四个实现类：
   2.1 HashMap
   基于 hash 表的 Map 接口实现，非线程安全，高效，支持 null 值和 null
   键；
   2.2 HashTable
   线程安全，低效，不支持 null 值和 null 键；
   2.3 LinkedHashMap
   是 HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序；
   2.4 SortMap 接口
   TreeMap，能够把它保存的记录根据键排序，默认是键值的升序排序

3. Set接口有两个实现类：
   3.1 HashSet
   底层是由 Hash Map 实现，不允许集合中有重复的值，使用该方式时需要重写 equals()和 hash Code()方法；
   3.2 LinkedHashSet
   继承于 HashSet，同时又基于 LinkedHashMap 来进行实现，底层使用的是 LinkedHashMap

三、区别

 1. List 集合中对象按照索引位置排序，可以有重复对象，允许按照对象在集合中的索引位置检索对象，例如通过list.get(i)方法来获取集合中的元素；
 2. Map 中的每一个元素包含一个键和一个值，成对出现，键对象不可以重复，值对象可以重复；
 3. Set 集合中的对象不按照特定的方式排序，并且没有重复对象，但它的实现类能对集合中的对象按照特定的方式排序，例如 Tree Set 类，可以按照默认顺序，也可以通过实现 Java.util.Comparator< Type >接口来自定义排序方式。

接口实现及父类子类关系图

四、应用场景

ArrayList与LinkedList的区别和适用场景

Arraylist：

优点：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。

缺点：因为地址连续， ArrayList要移动数据,所以插入和删除操作效率比较低。   

LinkedList：

优点：LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址，对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景

缺点：因为LinkedList要移动指针,所以查询操作性能比较低。

适用场景分析：

 当需要对数据进行对此访问的情况下选用ArrayList，当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。

ArrayList与Vector的区别和适用场景

 ArrayList有三个构造方法：

Java代码 

1. public ArrayList(int initialCapacity)//构造一个具有指定初始容量的空列表。    
2. public ArrayList()//构造一个初始容量为10的空列表。    
3. public ArrayList(Collection<? extends E> c)//构造一个包含指定 collection 的元素的列表   

 Vector有四个构造方法：

Java代码  

1. public Vector()//使用指定的初始容量和等于零的容量增量构造一个空向量。    
2. public Vector(int initialCapacity)//构造一个空向量，使其内部数据数组的大小，其标准容量增量为零。    
3. public Vector(Collection<? extends E> c)//构造一个包含指定 collection 中的元素的向量    
4. public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)//使用指定的初始容量和容量增量构造一个空的向量    

ArrayList和Vector都是用数组实现的，主要有这么三个区别：

1.Vector是多线程安全的，线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。而ArrayList不是，这个可以从源码中看出，Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰，这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比；

2.两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同。

3.Vector可以设置增长因子，而ArrayList不可以。

4.Vector是一种老的动态数组，是线程同步的，效率很低，一般不赞成使用。

适用场景分析：

1.Vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而ArrayList是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用ArrayList效率比较高。
2.如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，在集合中使用数据量比较大的数据，用Vector有一定的优势。

HashSet与Treeset的适用场景

 

1.TreeSet 是二差树（红黑树的树据结构）实现的,Treeset中的数据是自动排好序的，不允许放入null值 

2.HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，可以放入null，但只能放入一个null，两者中的值都不能重复，就如数据库中唯一约束 

3.HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码作为标识的，而具有相同内容的String对象，hashcode是一样，所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例

适用场景分析:

HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet，在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。

HashMap与TreeMap、HashTable的区别及适用场景

 HashMap 非线程安全  

HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。 

TreeMap：非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。 

适用场景分析：

HashMap和HashTable:HashMap去掉了HashTable的contains方法，但是加上了containsValue()和containsKey()方法。HashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比HashTable要高。HashMap允许空键值，而HashTable不允许。

HashMap：适用于Map中插入、删除和定位元素。 

Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

 原文出处：

三大集合：List、Map、Set的区别与联系, https://blog.csdn.net/yangxingpa/article/details/81023138

Java中的List、Set和Map的各自特征及使用场景, https://blog.csdn.net/yeshengchao/article/details/84000644

list与Set、Map区别及适用场景, cnblogs.com/yancys/p/7569973.html