一、概述
ArrayList：數組集合。 查詢、修改、新增（尾部新增）快，刪除、新增（隊列中間）慢，適用於查詢、修改較多的場景。
LinkedList：雙向鏈表集合。查詢、修改慢（需要遍歷集合），新增，刪除快（只需要修改前后節點的鏈接即可），適用於新增、刪除較多的場景。
HashMap：結合數組和鏈表的優勢，期望做到增刪改查都快速，時間復雜度接近於O(1)。當hash算法較好時，hash沖突較低。適用於增刪改查所有場景。
二、分敘
ArrayList
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ArrayList底層實現是基於數組的，因此對指定下標的查找和修改比較快，但是刪除和插入操作比較慢。
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構造ArrayList時盡量指定容量，減少擴容時帶來的數組復制操作，如果不知道大小可以賦值為默認容量10。
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每次添加元素之前會檢查是否需要擴容，每次擴容都是增加原有容量的一半。（擴容是創建一個新的數組，並將原來的數組元素遷移到新數組中）
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每次對下標的操作都會進行安全性檢查，如果出現數組越界就立即拋出異常。
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ArrayList的所有方法都沒有進行同步，因此它不是線程安全的。
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以上分析基於JDK1.7，其他版本會有些出入，因此不能一概而論
LinkedList
數據結構
private static class Node<E> { E item; //元素 Node<E> next; //下一個節點 Node<E> prev; //上一個節點 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
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LinkedList是基於雙向鏈表實現的，不論是增刪改查方法還是隊列和棧的實現，都可通過操作結點實現
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LinkedList無需提前指定容量，因為基於鏈表操作，集合的容量隨着元素的加入自動增加（無需執行默認長度，也沒有擴容需求）
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LinkedList刪除元素后集合占用的內存自動縮小，無需像ArrayList一樣調用trimToSize()方法
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LinkedList的所有方法沒有進行同步，因此它也不是線程安全的，應該避免在多線程環境下使用
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LinkedList根據index查詢時采取的是二分法，即index小於總長度一半時從鏈表頭開始往后查找，大於總長度一半時從鏈表尾往前查找。如果是根據元素查找，則需要從頭開始遍歷
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以上分析基於JDK1.7，其他版本會有些出入，因此不能一概而論。
HashMap
數據結構
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; //鍵 V value; //值 Entry<K,V> next; //下一個Entry的引用 int hash; //哈希碼 ... //省略下面代碼 }
哈希圖
- 哈希表是由數組和單項鏈表共同構成的一種結構，上圖中一個數組元素鏈表存在多個元素，說明存在hash沖突，理想情況下每個數組元素只應包含一個元素
- 擴容原因：HashMap默認的初始容量為16，默認的加載因子是0.75。而threshold是集合能夠存儲的鍵值對的閥值，默認是初始容量*加載因子，也就是16*0.75=12，當鍵值對要超過閥值時，意味着這時候的哈希表已處於飽和狀態，再繼續添加元素就會增加哈希沖突，從而使HashMap的性能下降。
- 每次擴容都是增加原有容量的一倍。（擴容是創建一個新的數組，並將原來的數組元素遷移到新數組中，根據hash值重新分配）
- hash值的計算方式（字符串是單獨的計算方式，擾動函數就是把所有東西雜糅到一起，提高隨機性）
//生成hash碼的函數 final int hash(Object k) { int h = hashSeed; //key是String類型的就使用另外的哈希算法 if (0 != h && k instanceof String) { return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k); } h ^= k.hashCode(); //擾動函數 h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); }
三、總結
概述中已經描述各個集合的適用場景，這里重點說一下HashMap。HashMap可以通過hash值快速定位到數組下標，執行新增、修改、刪除操作。當hash算法較好（hash沖突較少）時，增刪改查的時間復雜度都是O(1)。但是如果鏈表較長，則會增加增刪改查的時間復雜度O（鏈表長度）。原則就是盡量減少hash沖突，並預先估算hashmap長度，減少擴容操作。