java容器类总结

java容器类总结

1.java 容器分类图

　　说明：左图为简化图（其中粗线部分是重点的容器），右图为完整容器分类图

2. 容器类接口和抽象容器类

2.1 说明

　　容器接口是容器的基础。使用接口可以将容器的实现与容器接口分开，因而可以使用相同的方法访问容器而不需关心容器具体的数据结构。

　　同理，Iterator 接口也使用户能够使用相同的方法访问不同的容器类。

2.2 容器接口（Collection，Map，Iterator）

　　1）collection 接口

[](javascript:void(0)😉

* boolean add(Object obj): 添加对象，集合发生变化则返回true
　　　　* Iterator iterator()：返回Iterator接口的对象
　　　　* int size()
　　　　* boolean isEmpty()
　　　　* boolean contains(Object obj)
　　　　* void clear()
 　　　 * <T> T[] toArray(T[] a)

[](javascript:void(0)😉

　　2）Map 接口（存放键值对，Map 中的值也可以是一个容器）

[](javascript:void(0)😉

* Object get（Object key）
　　　　* Object put（Object key, Object value）
　　　　* Set keySet() : returns the keys set      Set<K> keySet()
　　　　* Set entrySet(): returns mappings set    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
　　　　* containsKey()
　　　　* containsValue()

[](javascript:void(0)😉

　　3）Iterator 接口

* Object next()
　　　　* boolean hasNext()
　　　　* void remove()

　注意：remove 函数不能连续执行多次，否则返回 IllegalStateException

​ （ if the next method has not yet been called, or the remove method has already been called after the last call to the next method.）

通常用法：

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Iterator it=collection.iterator();
　　　　while(it.hasNext())
　　　　{
　　　　 Object obj=it.next();
 　　　　//do something 
　　　　}

[](javascript:void(0)😉

2.3 子接口（List，Set，ListIterator，SortedMap，SortedSet）

　　1）List（有顺序可以重复，有顺序所以操作时可以在方法中加入索引参数，如下：）

* boolean add(E element)
　　* void add(int index, E element) 
　　* E set（int index, E element）
　　* E get(int index);

　　2）Set（无顺序不可以重复，无序因而不能通过索引操作对象）

　　3）ListIterator（Iterator for List，List 是双向表，因而在 Iterator 上增加了一些新的方法，允许 traverse the List in either direction）

* boolean hasPrevious();
　　* E previous();
　　* int previousIndex()

　　4) SortedMap

说明：保证按照键的升序排列的映射，可以按照键的自然顺序（ Comparable 接口）进行排序， 或者通过创建有序映射时提供的比较器进行排序
Map
Comparator

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public interface SortedMap<K,V>extends Map<K,V>

　　* Comparator comparator()
　　*　Object firstKey()
　　*　Object lastKey()

[](javascript:void(0)😉

　　5)SortedSet　

　　主要用于排序操作，实现此接口的子类都是排序的子类

[](javascript:void(0)😉

public interface SortedSet<E>extends Set<E>
* Comparator comparator()
　　*　E first() ：返回第一个元素
　　*　E last() 
   *  SortedSet<E> headSet(E toElement): 返回less than toElement
　　*  SortedSet<E> tailSet(E fromElement)
　　*  SortedSet<E> subSet(E fromElement)

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2.4 抽象容器类

　　1）说明：使用抽象容器类可以方便的定义类，而不用在每个类中都实现容器接口 container 中的所有的方法

　　2）包含：

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* AbstractCollection  　　　 public abstract class AbstractCollection<E>extends Objectimplements Collection<E>
 　 * AbstractList              public abstract class AbstractList<E>extends AbstractCollection<E>implements List<E>
 　 * AbstractSet   　　　　　　  public abstract class AbstractSet<E>extends AbstractCollection<E>implements Set<E>
　　* AbstactMap                public abstract class AbstractMap<K,V>extends Object implements Map<K,V>
　  * AbstractSequentialList    public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E>

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3. 具体容器类

3.1 概括

1）collection: ArrayList,LinkedLsit,Vector,Stack

　　　　　　 TreeSet,HashSet,LinkedHashSet

2. Map: 　　 HashMap,LinkedHashMap,WeakHashMap, TreeMap, HashTable, IdentityHashTable(其中 key 的比较是通过 == 而不是 equals)

3.2 常用的容器类

1）ArrayList 与 LinkedList（均非同步，多线程时需要考虑线程安全问题），Vector（同步）,Stack

　 　　1. List 接口支持通过索引的方法来访问元素：ArrayList 随机访问快改慢；LinkedList 改快随机访问慢；Vector 实现了同步，因而比 ArrayList 慢

　　　 2. LinkedList 使用双向链表实现 LinkedList 提供额外的 get，remove，insert 方法在 LinkedList 的首部或尾部。这些操作使 LinkedList 可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

　　　 3. ArrayList 没有定义增长算法，当需要插入大量元素是，可调用 ensureCapacity 方法提高添加效率

　　 4. Vector 类似与 ArrayList，但是是同步的，多线程安全（另外一点区别是 ArrayList 扩容时默认增长一半，Vector 增长一倍）。无论是单线程还是多线程，Vector 都比 ArrayList 慢

　　　 5. Stack 继承自 Vector，实现一个后进先出的堆栈

　　　 6. 若需要实现同步可以调用 Collections 工具类的 synchronizedList 方法，如下：

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List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
synchronized(list) {
      Iterator i = list.iterator(); // Must be in synchronized block
      while (i.hasNext())
          foo(i.next());
  }
或者：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());

[](javascript:void(0)😉

　　　7. 定义如下：（注意 LinkedList 实现了 Deque）

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public class ArrayList<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable
public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable
public class Vector<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

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2）TreeSet, HashSet, LinkedHashSet（HashSet，TreeSet 不是线程安全的）

　　1. TreeSet 是 SortedSet 接口的唯一实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态，效率很高，可提高程序的效率；TreeSet 通过 compareTo 或者 compare 排序，因而只要值相等即使 equals 不等（不同对象）也不能加到集合中（fails to obey Set interface）

　　2. HashSet，效率很高，和 TreeSet 不同的是通过比较对象的 equals 区分不同对象，这样不同的对象可以不被重复的加入到集合中。

　　 hashCode() 函数不好确定，对象默认的 hashCode 函数试对象的内存地址值，hashCode 函数的好坏是 HashSet 性能的关键。

　　3. LinkedHashSet, 和 HashSet 相同，同样是根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但是它同时使用链表维护元素的次序。LinkedHashSet 在迭代访问 Set 中的全部元素时，性能比 HashSet 好，但是插入时性能稍微逊色于 HashSet。

　　4. Set 可以插入 null，最多一个 null

3. HashMap（非同步）, HashTable（线程安全）, TreeMap, WeakHashMap

　　1.HashTable 与 HashMap 区别：（详情请查看 HashTable 与 HashMap）

　　　　　　　　　　　　　　　　　1） Hashtable 继承自 Dictionary 类，而 HashMap 继承自 AbstractMap 类。但二者都实现了 Map 接口。

　　　　　　　　　　　　　　　　　2） Hashtable 中的方法是 Synchronize 的，而 HashMap 中的方法在缺省情况下是非 Synchronize 的

　　　　　　　　　　　　　　　　　3）Hashtable 中，key 和 value 都不允许出现 null 值;HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应 的值为 null

　　　　　　　　　　　　　　　　　4） HashTable 直接使用对象的 hashCode。而 HashMap 重新计算 hash 值。

　 2. WeakHashMap 是一种改进的 HashMap，它对 key 实行 “弱引用”，WeakHashMap 使用元素的引用而不是值作为 key，也就是说必须在引用相同（a==b）的情况下才能找到相关的值。另外，如果一个 key 不再被外部所引用，那么该 key 可以被 GC 回收。

\3. TreeMap 是 SortedMap 接口的基于红黑树的实现。此类保证了映射按照升序顺序排列关键字， 根据使用的构造方法不同，可能会按照键的类的自然顺序进行排序

\4. 定义如下：

public class Hashtable  extends Dictionary  implements Map, Cloneable, Serializable    
public class HashMap  extends AbstractMap  implements Map, Cloneable, Serializable 
public class TreeMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable

4. 容器类使用补充

　　1）使用抽象编程思想，创建时使用父类引用指向子类对象，返回时返回抽象接口

　　2）如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用 List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用 LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用 ArrayList。

　　3）如果程序在单线程环境中使用非同步的类，其效率较高

　　4）可以使用 Collections 工具类中 unmodifiableList/unmodifiableMap/unmodifiableSet/unmodifiableSortedMap/unmodifiableSortedSet 等创建不能修改的 List,Map,List 等

　　5）可以使用 Collections 工具类中 Collections.synchronizedList(new ArrayList()) 等实现同步

　　6) 可以使用 Arrays.equal() 判断两个数组是否相等