Java基础之集合

集合与数组

数组(可以存储基本数据类型)是用来存现对象的一种容器,但是数组的长度固定,不适合在对象数量未知的情况下使用。

集合(只能存储对象,对象类型可以不一样)的长度可变,可在多数情况下使用。


集合类存放于java.util包中。

集合类存放的都是对象的引用,而非对象本身,出于表达上的便利,我们称集合中的对象就是指集合中对象的引用(reference)。

集合类型主要有3种:Set(集)、List(列表)和Map(映射)。

层次关系

如图所示:图中,实线边框的是实现类,折线边框的是抽象类,而点线边框的是接口;

Collection接口是集合类的根接口,Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了两个接口,就是Set和List。Set中不能包含重复的元素。List是一个有序的集合,可以包含重复的元素,提供了按索引访问的方式。

Map是Java.util包中的另一个接口,它和Collection接口没有关系,是相互独立的,但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key,但是可以包含相同的value。

Iterator,所有的集合类,都实现了Iterator接口,这是一个用于遍历集合中元素的接口,主要包含以下三种方法:

1.hasNext()是否还有下一个元素。

2.next()返回下一个元素。

3.remove()删除当前元素。

重要的接口和类简介

1、List(有序、可重复)

List里存放的对象是有序的,同时也是可以重复的,List关注的是索引,拥有一系列和索引相关的方法,查询速度快。因为往List集合里插入或删除数据时,会伴随着后面数据的移动,所有插入删除数据速度慢。

2、Set(无序、不能重复)

Set里存放的对象是无序,不能重复的,集合中的对象不按特定的方式排序,只是简单地把对象加入集合中。

3、Map(键值对、键唯一、值不唯一)

Map集合中存储的是键值对,键不能重复,值可以重复。根据键得到值,对map集合遍历时先得到键的set集合,对set集合进行遍历,得到相应的值。


总的说来,Java API中所用的集合类,都是实现了Collection接口,他的一个类继承结构如下:

Collection<--List<--Vector

Collection<--List<--ArrayList

Collection<--List<--LinkedList

Collection<--Set<--HashSet

Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet

Collection<--Set<--SortedSet<--TreeSet

Vector : 基于Array的List,其实就是封装了Array所不具备的一些功能方便我们使用,它不可能走出Array的限制。性能也就不可能超越Array。所以,在可能的情况下,我们要多运用Array。另外很重要的一点就是Vector“synchronized”的,这个也是Vector和ArrayList的唯一的区别。ArrayList:同Vector一样是一个基于数组实现的,但是不同的是ArrayList不是同步的。所以在性能上要比Vector优越一些,但是当运行到多线程环境中时,可需要自己在管理线程的同步问题。LinkedList:LinkedList不同于前面两种List,它不是基于Array的,所以不受Array性能的限制。它每一个节点(Node)都包含两方面的内容:1.节点本身的数据(data);2.下一个节点的信息(nextNode)。所以当对LinkedList做添加,删除动作的时候就不用像基于Array的List一样,必须进行大量的数据移动。只要更改nextNode的相关信息就可以实现了。这就是LinkedList的优势。

List总结

1. 所有的List中只能容纳单个不同类型的对象组成的表,而不是Key-Value键值对。例如:[ tom,1,c ];

2. 所有的List中可以有相同的元素,例如Vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ];

3. 所有的List中可以有null元素,例如[ tom,null,1 ];

4. 基于Array的List(Vector,ArrayList)适合查询,而LinkedList(链表)适合添加,删除操作。

HashSet:虽然Set同List都实现了Collection接口,但是他们的实现方式却大不一样。List基本上都是以Array为基础。但是Set则是 在HashMap的基础上来实现的,这个就是Set和List的根本区别。HashSet的存储方式是把HashMap中的Key作为Set的对应存储项。看看 HashSet的add(Object obj)方法的实现就可以一目了然了。

public boolean add(Object obj)

{

return map.put(obj, PRESENT) == null;

}

这个也是为什么在Set中不能像在List中一样有重复的项的根本原因,因为HashMap的key是不能有重复的。

LinkedHashSet:HashSet的一个子类,一个链表

TreeSet:SortedSet的子类,它不同于HashSet的根本就是TreeSet是有序的。它是通过SortedMap来实现的。(HashSet是无序的,TreeSet是有序的)

Set总结

1. Set实现的基础是Map(HashMap);

2. Set中的元素是不能重复的,如果使用add(Object obj)方法添加已经存在的对象,则会覆盖前面的对象为什么要使用集合类,当你事先不知道要存放数据的个数,或者你需要一种比数组下标存取机制更灵活的方法时,你就需要用到集合类。

理解集合类

(1)集

集(Set)是最简单的一种集合,它的对象不按特定方式排序,只是简单的把对象加入集合中,就像往口袋里放东西。

对集中成员的访问和操作是通过集中对象的引用进行的,所以集中不能有重复对象。

集也有多种变体,可以实现排序等功能,如TreeSet,它把对象添加到集中的操作将变为按照某种比较规则将其插入到有序的对象序列中。它实现的是SortedSet接口,也就是加入了对象比较的方法。通过对集中的对象迭代,我们可以得到一个升序的对象集合。

(2)列表

列表的主要特征是其对象以线性方式存储,没有特定顺序,只有一个开头和一个结尾,当然,它与根本没有顺序的集是不同的。

列表在数据结构中分别表现为:数组和向量、链表堆栈、队列。

关于实现列表的集合类,是我们日常工作中经常用到的,将在后边的笔记详细介绍。

(3)映射

映射与集或列表有明显区别,映射中每个项都是成对的。映射中存储的每个对象都有一个相关的关键字(Key)对象,关键字决定了 对象在映射中的存储位置,检索对象时必须提供相应的关键字,就像在字典中查单词一样。关键字应该是唯一的。

关键字本身并不能决定对象的存储位置,它需要对过一种散列(hashing)技术来处理,产生一个被称作散列码(hash code)的整数值,

散列码通常用作一个偏置量,该偏置量是相对于分配给映射的内存区域起始位置的,由此确定关键字/对象对的存储位置。理想情况 下,散列处理应该产生给定范围内均匀分布的值,而且每个关键字应得到不同的散列码。

集合类简介

java.util中共有13个类可用于管理集合对象,它们支持集、列表或映射等集合,以下是这些类的简单介绍

集:

HashSet: 使用HashMap的一个集的实现。虽然集定义成无序,但必须存在某种方法能相当高效地找到一个对象。使用一个HashMap对象实现集的存储和检索操作是在固定时间内实现的.

TreeSet: 在集中以升序对对象排序的集的实现。这意味着从一个TreeSet对象获得第一个迭代器将按升序提供对象。TreeSet类使用 了一个TreeMap.

列表:

Vector: 实现一个类似数组一样的表,自动增加容量来容纳你所需的元素。使用下标存储和检索对象就象在一个标准的数组中一样 。你也可以用一个迭代器从一个Vector中检索对象。Vector是唯一的同步容器类??当两个或多个线程同时访问时也是性能良好的。

Stack: 这个类从Vector派生而来,并且增加了方法实现栈??一种后进先出的存储结构

LinkedList: 实现一个链表。由这个类定义的链表也可以像栈或队列一样被使用。

ArrayList: 实现一个数组,它的规模可变并且能像链表一样被访问。它提供的功能类似Vector类但不同步。

映射:

Hashtable: 实现一个映象,所有的键必须非空。为了能高效的工作,定义键的类必须实现hashcode()方法和equal()方法。这个类 是前面java实现的一个继承,并且通常能在实现映象的其他类中更好的使用。

HashMap: 实现一个映象,允许存储空对象,而且允许键是空(由于键必须是唯一的,当然只能有一个)。

WeakHashMap: 实现这样一个映象:通常如果一个键对一个对象而言不再被引用,键/对象对将被舍弃。这与HashMap形成对照,映象 中的键维持键/对象对的生命周期,尽管使用映象的程序不再有对键的引用,并且因此不能检索对象。

TreeMap: 实现这样一个映象,对象是按键升序排列的。

Set和List都是由公共接口Collection扩展而来,所以它们都可以使用一个类型为Collection的变量来引用。这就意味着任何列表或集构成的集合都可以用这种方式引用,只有映射类除外(但也不是完全排除在外,因为可以从映射获得一个列表。)所以说,把一个

列表或集传递给方法的标准途径是使用Collection类型的参数。


Vector和ArrayList

1.Vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而Arraylist是线程异步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用Arraylist效率比较高。

2.如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,vector增长率为目前数组长度的100%,而Arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据,用vector有一定的优势。

3.如果查找一个指定位置的数据,Vector和arraylist使用的时间是相同的,如果频繁的访问数据,这个时候使用Vector和Arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动,这个时候就应该考虑到使用Linklist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。

ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快,插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快。

Arraylist和Linkedlist

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。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据。

HashMap与TreeMap

1.HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。

2.在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。

两个map中的元素一样,但顺序不一样,导致hashCode()不一样。

同样做测试:

在HashMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,false;

而在TreeMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,true,说明,TreeMap在equals()时是整理了顺序了的。

HashTable与HashMap

1.同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的。

2.HashMap允许存在一个为null的key,多个为null的value 。

3.Hashtable的key和value都不允许为null。

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