Java集合类List/Set/Map的区别和联系

一、Array ,Arrays

Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法,array是最有效率的一种。

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。


二、Collection ,Map

      若撰写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。

1、Collection 和 Map 的区别

      容器内每个为之所存储的元素个数不同。
      Collection类型者,每个位置只有一个元素。
      Map类型者,持有 key-value pair,像个小型数据库。

2、各自旗下的子类关系

Collection
      --List:将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。
             --ArrayList / LinkedList / Vector
      --Set : 不能含有重复的元素
            --HashSet / TreeSet
Map
      --HashMap
      --HashTable
      --TreeMap

3、其他特征

      List,Set,Map将持有对象一律视为Object型别。
      Collection、List、Set、Map都是接口,不能实例化。
      继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class,这些才可被实例化。
      vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。


三、Collections

      Collections是针对集合类的一个帮助类。提供了一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程完全化等操作。
      相当于对Array进行类似操作的类——Arrays。
      如:Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。
             Collections.sort(List list); 对list中元素排序。

四、如何选择?

1、容器类和Array的区别、择取
      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。
      一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。

2、
      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。
      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。
      在各种Maps中:HashMap用于快速查找;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。


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。


Collection List Set Map 区别

有序否
允许元素重复否
Collection
List
Set
AbstractSet
HashSet
TreeSet
是(用二叉树排序)
Map
AbstractMap
使用key-value来映射和存储数据,Key必须惟一,value可以重复
HashMap
TreeMap
是(用二叉树排序)
线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。
Collection
List
│├
LinkedList
│├
ArrayList
│└
Vector
 
Stack
Set
Map
Hashtable
HashMap
WeakHashMap
Co
llection接口

  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子接口ListSet

  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

  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:

    Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子

    
while(it.hasNext()) {
      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素

    
}
  由Collection接口派生的两个接口是ListSet

List
接口

List
是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。

  除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。

  实现List接口的常用类有LinkedListArrayListVectorStack

LinkedList

  LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的getremoveinsert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)。

  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(...));
ArrayList

  ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括nullArrayList没有同步。sizeisEmptygetset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。

  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。

  和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

Vector

  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。

Stack

  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pushpop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。

Set
接口

  Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1e2都有e1.equals(e2)=falseSet最多有一个null元素。

  很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。

请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。
Map
接口

  请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供keyvalue的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个valueMap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。

Hashtable

  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

  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initial capacityload 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getput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hashCodeequals方法。hashCodeequals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。

HashMap

  HashMapHashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null valuenull 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。

WeakHashMap

  WeakHashMap是一种改进的HashMap,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。
总结

  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

  如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。

  要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equalshashCode方法。

  尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。
posted @ 2009-08-05 21:50 sunney 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏