集合（一）

集合常用类和接口介绍

• Collection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。 
  　　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
　　　　}

 

• 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LinkedList，ArrayList，Vector 
  　　

• 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。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类

  　　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。 
  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。 
  　　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。

• Set类

  　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set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key到value的映射。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。

• HashMap类

  　　HashMap和Hashtable类似，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。

最后总结各个类集合的特点

• 单列集合

  Collection

  |-  List    元素有序,可以重复.并且每一个元素都有对应的索引        
      ArrayList
          底层的数据结构是数组,查询块,增删慢
          线程不安全的,效率高
      Vector
          底层的数据结构是数组,查询块,增删慢
          线程安全的,效率低
      LinkedList
          底层的数据结构链表 , 查询慢,增删块
          线程不安全的,效率高
      遍历:
          第一种使用迭代器进行遍历
          第二种使用for循环进行遍历      size 和 get方法
          第三种使用增强for循环
  
  |-  Set
          元素无序 ,但是可以保证元素的唯一性
      HashSet
          底层的数据结构是哈希表, 依赖于两个方法,这个两个方法就是hashCode和equals
      TreeSet
          底层的数据结构是二叉树, 这个集合可以对元素进行排序
          而排序有两个方式:
          第一种使用的自然排序
          第二种使用的是比较器排序
  
          我们到底是使用自然排序还是使用比较器排序,主要依赖于构造方法
          如果我们使用的是自然排序,那么对元素有一个要求,需要这个元素实现Comparable接口,然后复习compareTo方法
          如果我们使用的是比较排序,我们可以定义一个类,然后让这个类实现Comparator接口,然后复习compare方法
          当我们也可以使用匿名内部类
      遍历:
          第一种使用迭代器进行遍历
          第二种使用增强for循环
  

  数据结构:

  栈, 队列, 数组 , 链表 , 哈希表  , 二叉树
  
  栈的特点:   先进后出
  队列的特点:  先进先出
  数组的特点:  查询块 , 增删慢
  链表的特点:  查询慢, 增删快
  哈希表的特点: 是一个链表类型的数组,集成了链表和数组的优点
          可以保证元素的唯一性,这个唯一性依赖于两个方法hashCode和equals
  二叉树:    也被称之为红黑树 , 是一种自平衡的二叉树.
  

• 双列集合Map

  Map集合是双列集合 
  Map集合的数据结构只和键有关,和值没有关系

  |- HashMap

  底层的数据结构是哈希表, 依赖于两个方法,这个两个方法就是hashCode和equals
  

  |- TreeMap

  底层的数据结构是二叉树, 这个集合可以对元素进行排序
  

  遍历方式:

  第一种遍历方式:    获取所有的键的集合,然后在遍历键的集合,获取每一个元素,然后根据这个键在获取对应的值
  第二种遍历方式: 获取所有的键值对的集合, 然后在遍历这个集合,获取每一个键值对对象,然后在调用对应的方法获取键和值
  获取键的方法是getKey获取值的方法是getValue
  

  HashMap和Hashtable的区别:

  HashMap线程不安全,可以存在null值和null键
  Hashtable线程安全,不可以是null值和null键