Java集合框架List,Map,Set等全面介紹

1、Java集合框架List,Map,Set等全面介紹Java Collections Framework是Java提供的對集合進行定義,操作,和管理的包含一組接口,類的體系結構。 Java集合框架的基本接口/類層次結構:I:接口C:類Collection接口Collection是最基本的集合接口,一個Collection代表一組Object的集合,這些Object被稱作Collection 的元素。所有實現(xiàn)Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數(shù):無參數(shù)的構造函數(shù)用于創(chuàng)建一個空的 Collection,有一個 Collection參數(shù)的構造函數(shù)用于創(chuàng)建一個新的Collection

2、,這 個新的Collection與傳入 的Collection有相同的元素。后一個構造函數(shù)允許用戶復制一個Collection。如何遍歷Collection中的每一個元素?不論Collection的實際類型如何,它都支持一個iterator(的方法, 該方法返回一個迭代子,使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下:Iterator it = collection.iterator(; / 獲得一個迭代子 while(it.hasNext( Object obj = it.next(; / 得到下一個元素 根據(jù)用途的不同,Collection又劃分為List與Se

3、t。List接口List繼承自Collection接口。List是有序的Collection,使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位 置。用戶能夠使用索引(元素在List中的位置,類似于數(shù)組下標來訪問List中的元素,這類似于Java的數(shù)組。 跟Set集合不同的是,List允許有重復元素。對于滿足e1.equals(e2條件的e1與e2對象元素,可以同時存 在于List集合中。當然,也有List的實現(xiàn)類不允許重復元素的存在。除了具有Collection接口必備的iterator (方法外,List還提供一個listIterator(方法,返回一個 ListIterator接口,和標準的Ite

4、rator接口相比, ListIterator多了一些add(之類的方法,允許添加,刪除,設定元素, 還能向前或向后遍歷。實現(xiàn)List接口的常用類有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。LinkedList類LinkedList實現(xiàn)了List接口,允許null元素。此外LinkedList提供額外的get,remove,insert方法在 LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧(stack,隊列(queue或雙向隊列(deque。 注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List,則必須自己實現(xiàn)訪問同步。

5、一種解決方 法是在創(chuàng)建List時構造一個同步的List:List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(.;ArrayList類ArrayList實現(xiàn)了可變大小的數(shù)組。它允許所有元素,包括null。ArrayList沒有同步。size,isEmpty,get,set方法運行時間為常數(shù)。但是add方法開銷為分攤的常數(shù),添加n個元素需要O(n的 時間。其他的方法運行時間為線性。每個ArrayList實例都有一個容量(Capacity,即用于存儲元素的數(shù)組的大小。這個容量可隨著不斷添加新 元素而自動增加,但是增長算法并 沒有定義。當需要

6、插入大量元素時,在插入前可以調(diào)用ensureCapacity方法 來增加ArrayList的容量以提高插入效率。和LinkedList一樣,ArrayList也是非同步的(unsynchronized。Vector類Vector非常類似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector創(chuàng)建的Iterator,雖然和ArrayList創(chuàng)建的 Iterator是同一接口,但是,因為Vector是同步的,當一個Iterator被創(chuàng)建而且正在被使用,另一個線程改變 了Vector的狀態(tài)(例如,添加或刪除了一些元素,這時調(diào)用Iterator的方法時將拋出 ConcurrentModificat

7、ionException,因此必須捕獲該異常。Stack 類Stack繼承自Vector,實現(xiàn)一個后進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使 用?；镜膒ush和pop方 法,還有peek方法得到棧頂?shù)脑?empty方法測試堆棧是否為空,search方法檢測一 個元素在堆棧中的位置。Stack剛創(chuàng)建后是空棧。Set接口Set繼承自Collection接口。Set是一種不能包含有重復元素的集合,即對于滿足e1.equals(e2條件的e1與 e2對象元素,不能同時存在于同一個Set集合里,換句話說,Set集合里任意兩個元素e1和e2都滿足e1.equals (

8、e2=false條件,Set最多有一個 null元素。因為Set的這個制約,在使用Set集合的時候,應該注意:1,為Set集合里的元素的實現(xiàn)類實現(xiàn)一個有效的equals(Object方法。2,對Set的構造函數(shù),傳入的Collection參數(shù)不能包含重復的元素。請注意:必須小心操作可變對象(Mutable Object。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態(tài)導致 Object.equals(Object=true將導致一些問題。Map接口Map沒有繼承Collection接口。也就是說Map和Collection是2種不同的集合。Collection可以看作是(value的集合,而Map可以

9、看作是(key,value的集合。Map接口由Map的內(nèi)容提供3種類型的集合視圖,一組key集合,一組value集合,或者一組key-value映射關 系的集合。Hashtable類Hashtable繼承Map接口,實現(xiàn)一個key-value映射的哈希表。任何非空(non-null的對象都可作為key或者 value。添加數(shù)據(jù)使用put(key, value,取出數(shù)據(jù)使用get(key,這兩個基本操作的時間開銷為常數(shù)。Hashtable 通過initial capacity和load factor兩個參數(shù)調(diào)整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地 實現(xiàn)了時間和空間的均衡。增大l

10、oad factor可以節(jié)省空間但相應的查找時間將增大,這會影響像get和put這樣 的操作。使用Hashtable的簡單示例如下,將1,2,3放到Hashtable中,他們的key分別是”one”,”two”,” three”:Hashtable numbers = new Hashtable(; numbers.put("one", new Integer(1; numbers.put("two", new Integer(2; numbers.put("three", new Integer(3;要取出一個數(shù),比如2,用相應的k

11、ey:由于作為key的對象將通過計算其散列函數(shù)來確定與之對應的value的位置,因此任何作為key的對象都必須 實現(xiàn)hashCode和equals方 法。hashCode和equals方法繼承自根類Object,如果你用自定義的類當作key的話, 要相當小心,按照散列函數(shù)的定義,如果兩個對象相 同,即obj1.equals(obj2=true,則它們的hashCode必須 相同,但如果兩個對象不同,則它們的hashCode不一定不同,如 果兩個不同對象的hashCode相同,這種現(xiàn)象稱 為沖突,沖突會導致操作哈希表的時間開銷增大,所以盡量定義好的hashCode(方法,能加快哈希 表的操作。

12、如果相同的對象有不同的hashCode,對哈希表的操作會出現(xiàn)意想不到的結果(期待的get方法返回null,要避免 這種問題,只需要牢記一條:要同時復寫equals方法和hashCode方法,而不要只寫其中一個。Hashtable是同步的。HashMap類HashMap和Hashtable類似,不同之處在于HashMap是非同步的,并且允許null,即null value和null key。,但是將HashMap視為Collection時(values(方法可返回Collection,其迭代子操作時間開銷和HashMap 的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相當重要的話,不要將HashMap的

13、初始化容量設得過高,或者load factor過低。WeakHashMap類WeakHashMap是一種改進的HashMap,它對key實行“弱引用”,如果一個key不再被外部所引用,那么該key 可以被GC回收。對集合操作的工具類總結如果涉及到堆棧,隊列等操作,應該考慮用List,對于需要快速插入,刪除元素,應該使用LinkedList, 如果需要快速隨機訪問元素,應該使用ArrayList。如果程序在單線程環(huán)境中,或者訪問僅僅在一個線程中進行,考慮非同步的類,其效率較高,如果多個線 程可能同時操作一個類,應該使用同步的類。在除需要排序時使用TreeSet,TreeMap外,都應使用Hash

14、Set,HashMap,因為他們 的效率更高。要特別注意對哈希表的操作,作為key的對象要正確復寫equals和hashCode方法。容器類僅能持有對象引用(指向?qū)ο蟮闹羔?而不是將對象信息copy一份至數(shù)列某位置。一旦將對象置入 容器內(nèi),便損失了該對象的型別信息。盡量返回接口而非實際的類型,如返回List而非ArrayList,這樣如果以后需要將ArrayList換成LinkedList時,客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。注意:1、Collection沒有get(方法來取得某個元素。只能通過iterator(遍歷元素。2、Set和Collection擁有一模一樣的接口。3、List,可以通過get(方法來一次取出一個元素。使用數(shù)字來選擇一堆對象中的一個,get(0.。 (add/get4、一般使用ArrayList。用LinkedList構造堆棧stack、隊列queue。5、Map用 put(k,v / get(k,還可以使用containsKey(/contain