Java中的Map List Set等集合类

 原文地址:http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7644395 

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  1. 一、概述
  2. 二 set map list的区别  
  3. 三、 Collections类和Collection接口
  4. 四、 List接口,有序可重复的集合
  5. 五、 Set接口,代表无序,不可重复的集合
  6. 六、 Map接口:映射
  7. 七、 如何选择

Map List Set等集合类:

一、概述

在JAVA的util包中有两个所有集合的父接口Collection和Map,它们的父子关系: 

+Collection 这个接口extends自 --java.lang.Iterable接口
 ├+List(接口 代表有序,可重复的集合。列表)
 │├ ArreyList     (Class 数组,随机访问,没有同步,线程不安全)
 │├ Vector        (Class  数组                   同步        线程全)
 │├ LinkedList    (Class  链表   插入删除   没有同步   线程不安全)
 │└ Stack          (Class)
 └+Set(接口 不能含重复的元素。仅接收一次并做内部排序,集)
 │├ HashSet            (Class)
 │├ LinkedHashSet   (Class)
 │└ TreeSet       (Class)

+Map(接口)
 ├ +Map(接口 映射集合)
 │ ├ HashMap            (Class 不同步,线程不安全。除了不同和允许使用null 键值之外,与Hashtable大致相同)
 │ ├ Hashtable           (Class 同步   ,线程安全    。不允许实施null 键值)
 │ ├ +SortedMap 接口
 │ │   ├ TreeMap         (Class)
 │ ├ WeakHashMap     (Class)

以下对众多接口和类的简单说明:首先不能不先说一下数组(Array)

1、效率高,但容量固定且无法动态改变。array还有一个缺点是,无法判断其中实际存有多少元素,length只是告诉我们array的容量。
2、Java中有一个Arrays类,专门用来操作array。
     arrays中拥有一组static函数,
     equals():比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数,且所有对应元素两两相等。
     fill():将值填入array中。
     sort():用来对array进行排序。
     binarySearch():在排好序的array中寻找元素。
     System.arraycopy():array的复制。

一、数组Array和集合的区别:
 
1)  数组是大小固定的,并且同一个数组只能存放类型一样的数据(基本类型/引用类型)
2) JAVA集合可以存储和操作数目不固定的一组数据。
3)  若程序时不知道究竟需要多少对象,需要在空间不足时自动扩增容量,则需要使用容器类库,array不适用。

二 set map list的区别  

都是集合接口

  set --其中的值不允许重复,无序的数据结构 
  list   --其中的值允许重复,因为其为有序的数据结构 
  map--成对的数据结构,健值必须具有唯一性(键不能同,否则值替换) 

List 按对象进入的顺序保存对象,不做排序或编辑操作。

Set对每个对象只接受一次,并使用自己内部的排序方法(通常,你只关心某个元素是否属于Set,而不关心它的顺序--否则应该使用List)。

Map同样对每个元素保存一份,但这是基于"键"的,Map也有内置的排序,因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要,应该使用 LinkedHashSet或者LinkedHashMap.

Collection 是对象集合, Collection 有两个子接口 List 和 Set

List 可以通过下标 (1,2..) 来取得值,值可以重复


而 Set 只能通过游标来取值,并且值是不能重复的


ArrayList , Vector , LinkedList 是 List 的实现类
ArrayList 是线程不安全的, Vector 是线程安全的,这两个类底层都是由数组实现的
LinkedList 是线程不安全的,底层是由链表实现的  


Map 是键值对集合
HashTable 和 HashMap 是 Map 的实现类
HashTable 是线程安全的,不能存储
null
HashMap 不是线程安全的,可以存储
null

 

三、 Collections类和Collection接口

 

         Collections是针对集合类的一个帮助类,他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作。

       Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的 类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

  所有实现 Collection 接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的 Collection ,有一个 Collection 参数的构造函数用于创建一个新的 Collection ,这个新的 Collection 与传入的 Collection 有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个 Collection 。

 

集合类的遍历:遍历通用Collection:

  如何遍历 Collection 中的每一个元素?不论 Collection 的实际类型如何,它都支持一个 iterator() 的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问 Collection 中每一个元素。典型的用法如下:

 

  1. Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子  
  2.   while(it.hasNext()) {  
  3.    Object obj = it.next(); // 得到下一个元素  
  4. }  

 

由 Collection 接口派生的两个接口是 List 和 Set 。 List 按对象进入的顺序保存对象,不做排序或编辑操作。 Set 对每个对象只接受一次,并使用自己内部的排序方法 ( 通常,你只关心某个元素是否属于 Set, 而不关心它的顺序-- 否则应该使用 List) 。

 

四、 List接口,有序可重复的集合

实际上有两种List: 一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素,另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的,而是具有一套更通用的方法。 

List : 次序是List最重要的特点:它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(这只推荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元素。 

 

1. ArrayList类

1) ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。
2) size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
3) 每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法 并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
4) 和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

5) 由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。
2. Vector类
  Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。

3. LinkedList类
  LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在 LinkedList的首部或尾部。如下列方法:addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
  注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:
  List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

4. Stack 类
  Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

用法:

 

  1. package Test;  
  2.   
  3. import java.util.ArrayList;  
  4. import java.util.Iterator;  
  5. import java.util.List;  
  6. public class TestList {  
  7.     public static void main(String dd[]) {  
  8.         // new了一个存储list  
  9.         List l = new ArrayList();  
  10.         // 因为Collection framework只能存储对象所以new封装类  
  11.         l.add(new Integer(1));  
  12.         l.add(new Integer(2));  
  13.         l.add(new Integer(3));  
  14.         l.add(new Integer(4));  
  15.   
  16.         Iterator it = l.iterator();  
  17.         //使用 迭代器(Iterator):  
  18.         // hasNext是取值取的是当前值.他的运算过程是判断下个是否有值如果有继续.  
  19.         while (it.hasNext()) {  
  20.             System.out.println("iterator:Element in list is :   " + it.next());  
  21.         }  
  22.         //用for循环和get()方法:  
  23.         for (int i = 0; i < l.size(); i++) {  
  24.             System.out.println("for:Element in list is :   " + l.get(i));  
  25.         }  
  26.     }  
  27. }  
LinkedList

 

 

  1. package Test;  
  2.   
  3. import java.util.Iterator;  
  4. import java.util.LinkedList;  
  5.   
  6. public class TestLinkedList {  
  7.     public static void main(String arg[]) {  
  8.         LinkedList ll = new LinkedList();// 声明LinkedList并实例化  
  9.         // 使用add()方法添加元素  
  10.         ll.add("a");  
  11.         ll.add("b");  
  12.         ll.add("c");  
  13.         // 使用Iterator迭代器遍历出集合的元素并打印  
  14.         Iterator it = ll.iterator();  
  15.         while (it.hasNext()) {  
  16.             System.out.println(it.next());  
  17.         }  
  18.         System.out.println("------------------");  
  19.         // 向链表头和尾分别添加x和z  
  20.         ll.addFirst("z");  
  21.         ll.addLast("x");  
  22.         // 遍历查看添加后的结果  
  23.         for (Iterator i = ll.iterator(); i.hasNext();) {  
  24.             System.out.println(i.next());  
  25.         }  
  26.     }  
  27. }  

 

ArrayList和LinkedList的区别。

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。

2.对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。

3.对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。

如果熟悉数据结构的同学,就会一下明白,ArrayList就是线性表的顺序表示,LinkedList就是线性表的链表表示。

 

五、 Set接口,代表无序,不可重复的集合


        Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用:表现不同的行为。)Set不保存重复的元素(至于如何判断元素相同则较为负责) 
Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的,因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。 

1. HashSet 

     为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。 
2. TreeSet 

     保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。 
3. LinkedHashSet 

     具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。

用法:

 

  1. Set set=new HashSet();  
  2.     String s1=new String("hello");  
  3.     String s2=s1;  
  4.     String s3=new String("world");  
  5.     set.add(s1);  
  6.     set.add(s2);  
  7.     set.add(s3);  
  8.     System.out.println(set.size());//打印集合中对象的数目 为 2。  
  9.     Set 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中?  
  10.     boolean isExists=false;  
  11.     Iterator iterator=set.iterator();  
  12.     while(it.hasNext())  {  
  13.         String oldStr=it.next();  
  14.         if(newStr.equals(oldStr)){  
  15.            isExists=true;  
  16.         }  
  17.     }  

 

 

六、 Map接口:映射

 

Map没有继承Collection接口, Map 提供 key 到 value 的映射,你可以通过“键”查找“值”。一个 Map 中不能包含相同的 key ,每个 key 只能映射一个 value 。 Map 接口提供3 种集合的视图, Map 的内容可以被当作一组 key 集合,一组 value 集合,或者一组 key-value 映射。

方法 put(Object key, Object value) 添加一个“值” ( 想要得东西 ) 和与“值”相关联的“键” (key) ( 使用它来查找 ) 。方法get(Object key) 返回与给定“键”相关联的“值”。可以用 containsKey() 和 containsValue() 测试 Map 中是否包含某个“键”或“值”。 标准的 Java 类库中包含了几种不同的 Map : HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap 。它们都有同样的基本接口 Map ,但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。


Map 同样对每个元素保存一份,但这是基于
"" 的, Map 也有内置的排序,因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要,应该使用 LinkedHashSet 或者 LinkedHashMap.

执行效率是 Map 的一个大问题。看看
get() 要做哪些事,就会明白为什么在 ArrayList 中搜索“键”是相当慢的。而这正是 HashMap 提高速度的地方。 HashMap 使用了特殊的值,称为“散列码” (hash code) ,来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int 值,它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的(在下面总结二:需要的注意的地方有更进一步探讨)。所有 Java 对象都能产生散列码,因为 hashCode() 是定义在基类 Object 中的方法 。 HashMap 就是使用对象的 hashCode() 进行快速查询的。此方法能够显著提高性能。

1.  Hashtable类
  Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。Hashtable是同步的。

  添加数据使用 put(key, value) ,取出数据使用get(key) ,这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable 通过初始化容量 (initial capacity) 和负载因子 (load factor) 两个参数调整性能。通常缺省的 load factor
0.75 较好地实现了时间和空间的均衡。增大 load factor 可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get 和 put 这样的操作。
使用 Hashtable 的简单示例如下,将
123 放到 Hashtable 中,他们的 key 分别是 ”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));
  要取出一个数,比如
2 ,用相应的 key :
     Integer n
= (Integer)numbers.get(“two”);
     System.
out.println(“two=+ n);
   由于作为 key 的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的 value 的位置,因此任何作为 key 的对象都必须实现 hashCode 方法和 equals 方法。 hashCode 方法和 equals 方法继承自根类 Object ,如果你用自定义的类当作 key 的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即 obj1.equals(obj2)
=true ,则它们的 hashCode 必须相同,但如果两个对象不同,则它们的 hashCode 不一定不同,如果两个不同对象的 hashCode 相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的 hashCode() 方法,能加快哈希表的操作。
  如果相同的对象有不同的 hashCode ,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的
get 方法返回null ),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写 equals 方法和 hashCode 方法,而不要只写其中一个。
   Hashtable 是同步的。

2.  HashMap类
  HashMap和Hashtable类似,也是基于hash散列表的实现。不同之处在于 HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。,但是将HashMap视为Collection时 (values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要 将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。

   LinkedHashMap 类:类似于 HashMap ,但是迭代遍历它时,取得“键值对”的顺序是其插入次序,或者是最近最少使用 (LRU) 的次序。只比 HashMap 慢一点。而在迭代访问时发而更快,因为它使用链表维护内部次序。

3.  WeakHashMap类 (弱键( weak key ))
  WeakHashMap是一种改进的HashMap,它是为解决特殊问题设计的,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。

4. TreeMap 类
基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时,它们会被排序 ( 次序由 Comparabel 或 Comparator 决定 ) 。 TreeMap 的特点在于,你得到的结果是经过排序的。 TreeMap 是唯一的带有 subMap() 方法的 Map ,它可以返回一个子树。

5. IdentifyHashMap 类
使用
== 代替 equals() 对“键”作比较的 hash map 。专为解决特殊问题而设计。

 用法:

1 添加,删除操作:

  1. Object put(Object key, Object value): 向集合中加入元素  
  2. Object remove(Object key):   删除与KEY相关的元素  
  3. void putAll(Map t):   将来自特定映像的所有元素添加给该映像  
  4. void clear(): 从映像中删除所有映射  
    2 查询操作:
    Object get(Object key): 获得与关键字key相关的值
    Map集合中的键对象不允许重复,也就说,任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false.
    但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。
    Conllections : 集合实用类
    Conllections提供了供JAVA集合实用的静态方法

 

七、 如何选择

 

1、容器类和Array的区别、择取
      1)容器类仅能持有对象引用(指向对象的指针),而不是将对象信息copy一份至数列某位置。
      2)一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。

2、
     1)  在各种Lists中,最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList();
           Vector总是比ArrayList慢,所以要尽量避免使用。
      2) 在各种Sets中,HashSet通常优于HashTree(插入、查找)。只有当需要产生一个经过排序的序列,才用TreeSet。
           HashTree存在的唯一理由:能够维护其内元素的排序状态。
      3) 在各种Maps中,HashMap用于快速查找。
      4)  当元素个数固定,用Array,因为Array效率是最高的。

结论:最常用的是ArrayList,HashSet,HashMap,Array。而且,我们也会发现一个规律,用TreeXXX都是排序的。

注意:

1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
3、List可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个,get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue

5、Map用 put(k,v) / get(k),还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
      HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
    *     hashing
          哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值,这个值存储在一个array中。
          我们都知道所有存储结构中,array查找速度是最快的。所以,可以加速查找。
      
          发生碰撞时,让array指向多个values。即,数组每个位置上又生成一个梿表。

6、Map中元素,可以将key序列、value序列单独抽取出来。
使用keySet()抽取key序列,将map中的所有keys生成一个Set。
使用values()抽取value序列,将map中的所有values生成一个Collection。

为什么一个生成Set,一个生成Collection?那是因为,key总是独一无二的,value允许重复。

posted @ 2012-11-27 16:40 歌颂者 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏