Collection是我们日常开发中使用频率非常高的集合，它的主要实现有List和Set,区别是List是有序的，元素可以重复;Set是无序的，元素不可以重复，我们简单看下继承关系：

1. List的实现类主要线程不安全的ArrayList和LinkedList以及线程安全的CopyOnWriteArrayList;
2. Set的实现类主要有线程不安全的HashSet和TreeSet以及线程安全的CopyOnWriteArraySet。

个人觉得，以上集合组件类其实并不难，所以我不打算分析源码，其中HashSet和TreeSet底层使用分别是HashMap和TreeMap, 所以只要看下之前的文章就比较容易理解了。

1.ArrayList VS LinkedList

ArrayList:

1. 底层是通过数组(内存地址连续)实现的，直接可以通过下标找到目标元素，时间复杂度是O(1),而LinkedList需要移动指针遍历每个元素，时间复杂度是O(N),所以 Arraylist查找元素的速度比Linkedlist快.
2. Arraylist在新增和删除元素时，可能扩容和复制数组。而Linkedlist实例化对象只需要修改指针即可.
3. Arraylist 可能会造成一定空间的浪费，因为它要预先开辟空间
4. 默认的初始容量是10个，每次扩容为原来的1.5倍(当数组满了才会扩容，不像HashMap有扩容因子)

LinkedList:

1. 底层是通过线性表(链表)(内存空间不连续)来实现的，是一个双向链表
2. LinkedList不支持高效的随机访问，它需要移动指针遍历每个元素
3. 没有初始容量，没有扩容机制

时间复杂度对比：

操作	数组	链表	说明
随机访问	O(1)	O(N)	随机访问数组比链表快
头部插入	O(N)	O(1)	插入：链表快于数组，因为数组要移动其他元素的位置
头部删除	O(N)	O(1)	删除：链表快于数组，因为数组要移动其他元素的位置
尾部插入	O(1)	O(1)	插入速度一样快，但是数组有可能是触发扩容动作
尾部删除	O(1)	O(1)	删除速度一样快
指定位置插入	O(N)	O(N)	数组：在第几个元素后面插入，后面的元素需要向后移动，链表：需要先找到第几个元素，然后修改指针指向操作

总体来说：ArrayList查询速度快，LinkedList插入删除速度快。

使用场景：

1. 如果应用程序对数据有较多的随机访问，ArrayList性能要优于LinkedList；
2. 如果应用程序有更多的插入或者删除操作，较少的随机访问，LinkedList性能要优于ArrayList；
3. 不过ArrayList的插入，删除操作也不一定比LinkedList慢，如果在ArrayList靠近末尾的地方插入，那么ArrayList只需要移动较少的数据（或者无需移动数据)，此时二者耗时几乎差不多(LinkedList是双向链表，可以快速定位头尾部的节点)

2.HashSet VS TreeSet

HashSet 和 TreeSet 都是元素不能重复的集合，其中TreeSet具有排序的功能。

HashSet源码分析：

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    /**
     *
     * HashSet底层用的就是HashMap，只不过只使用了HashMap的key
     */
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * 无参构造器：内部创建一个HashMap
     */
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

    /**
     * 参数是集合
     */
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/0.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }

    /**
     * 指定容量的构造器，这个容量将传递给HashMap
     */
    public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    }

    /**
     * add元素，发现它确实是添加到了HashMap中
     */
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

    //.....省略其他代码
}
复制代码

不难发现，HashSet底层使用的就是HashMap,只不过是只使用了HashMap的key,根据HashMap的特点，key如果相同，则旧值覆盖新值，所以达到去重的效果。

TreeSet源码分析:

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    /**
     * 内存真正存储元素的组件：TreeMap, 只不过是只使用了key
     */
    private transient NavigableMap<E,Object> m;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * 空参数构造器：其内部创建了TreeMap, 但是只使用TreeMap的key
     */
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }

    /**
     * 可以传入一个比较器，这个比较器将交给TreeMap
     */
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

    /**
     * 添加元素：将添加到TreeMap中
     */
    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }
  }  
复制代码

不难发现，TreeSet底层使用的是TreeMap,只不过是只使用了TreeMap的key,根据TreeMap的特点，默认是按照自然排序(key必须要实现Comparable接口),或者指定比较器Comparator，自定义比较规则。

3.线程安全的CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArraySet 底层使用的也是CopyOnWriteArrayList

先简单总结下它的底层原理：

1. CopyOnWriteArrayList内部也是通过数组来实现的，在向CopyOnWriteArrayList添加元素时，会复制一个新的数组，写操作在新数组上进行，读操作在原数组上进行(写时复制的思想)
2. 写操作会加锁，防止并发写入造成数据丢失的问题
3. 写操作结束后会把原数组指向新数组
4. CopyOnWriteArrayList允许在进行写操作的同时来读取数据，大大提高了读的性能，因此适合读多写少的场景(写多读少的话，会大量复制数组，非常耗费内存)，但是CopyOnWriteArrayList可能读到的数据不是最新的数据，所以不适合实时性要求高的场景(数据不一致的问题)。

只能保证最终一致，不能保证实时一致

我们看下源码：

public class CopyOnWriteArrayList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8673264195747942595L;

    /** 
     * 通过 ReentrantLock 来保证写时的线程安全
     */
    final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    /** 
     * 底层仍然是使用数组来存储数据
     */
    private transient volatile Object[] array;
  

    /**
     * 读取数据，没有加锁，直接读就可以
     */
    public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }
    
    private E get(Object[] a, int index) {
        return (E) a[index];
    }

    /**
     * 添加元素（写）
     * 
     * 1.首先加锁
     * 2.获取原数组
     * 3.根据原数据复制一个新的数组
     * 4.然后对新数组进行写操作（这中间读的话，仍然读的是原数组)
     * 5.将新数组赋给原数组
     */
    public boolean add(E e) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
            newElements[len] = e;
            setArray(newElements);
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

     /**
     * 删除元素（写）：和 add一样
     * 
     * 1.首先加锁
     * 2.获取原数组
     * 3.根据原数据复制一个新的数组
     * 4.然后对新数组进行写操作（这中间读的话，仍然读的是原数组)
     * 5.将新数组赋给原数组
     */
    public E remove(int index) {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            Object[] elements = getArray();
            int len = elements.length;
            E oldValue = get(elements, index);
            int numMoved = len - index - 1;
            if (numMoved == 0)
                setArray(Arrays.copyOf(elements, len - 1));
            else {
                Object[] newElements = new Object[len - 1];
                System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, index);
                System.arraycopy(elements, index + 1, newElements, index,
                                 numMoved);
                setArray(newElements);
            }
            return oldValue;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
 } 
复制代码

源码并不复杂，就是写时复制的思想，我们简单用一张图来展示下：

好了，关于Collection集合下常用的组件就分析到这里吧，对比Map，这些就显得比较简单了，源码也很容易理解。