最近看泛型的時候,剛好看到集合相關的,所以想把一些常用集合類型的思路理清一下。
參考文章:
[http://android.blog.51cto.com/268543/400557/](http://android.blog.51cto.com/268543/400557/)
[http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/30/2526822.html](http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/30/2526822.html)
[http://blog.csdn.net/softwave/article/details/4166598](http://blog.csdn.net/softwave/article/details/4166598)
### 一、Java集合結構圖

但是本文只介紹在實際工作中比較經常使用的集合類型,下面是Java常用集合結構圖:

### 二、Collection及其子類型介紹
**2.1、Collection接口**
Collection是最基本的集合接口,一個Collection代表一組Object的集合,這些Object被稱作Collection的元素。
所有實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數:無參數的構造函數用于創建一個空的Collection,有一個Collection參數的構造函數用于創建一個新的Collection,這 個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。后一個構造函數允許用戶復制一個Collection。
~~~
Collection<Object> collection1 = new ArrayList<Object>(); //無參構造方法
collection1.add("123");
Collection<Object> collection2 = new ArrayList<Object>(collection1); //帶參構造方法
System.out.println(collection2); // 結果為[123]
//Collection<Object> c = Collection<Object>();這樣寫是不對的,因為Collection是接口不能實例化
~~~
如何遍歷Collection中的每一個元素?不論Collection的實際類型如何,它都支持一個iterator()的方法,該方法返回一個迭代子,使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下:
~~~
Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代子
while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 得到下一個元素
}
~~~
根據用途的不同,Collection又劃分為List與Set。
**2.2、List接口**
List繼承自Collection接口。List是有序的Collection,使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置。用戶能夠使用索引(元素在List中的位置,類似于數組下標)來訪問List中的元素,這類似于Java的數組。
~~~
List list = new ArrayList<Object>();
list.add("123");
System.out.println(list.get(0)); // 結果為 123 , 允許通過下標獲取元素
~~~
跟Set集合不同的是,List允許有重復元素。對于滿足e1.equals(e2)條件的e1與e2對象元素,可以同時存在于List集合中。當然,也有List的實現類不允許重復元素的存在。
除了具有Collection接口必備的iterator()方法外,List還提供一個listIterator()方法,返回一個 ListIterator接口,和標準的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之類的方法,允許添加,刪除,設定元素, 還能向前或向后遍歷。
實現List接口的常用類有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。
**2.3、LinkedList類**
LinkedList實現了List接口,允許null元素。此外LinkedList提供額外的get,remove,add方法在 LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧(stack),隊列(queue)或雙向隊列(deque)。


注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List,則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List,如:
~~~
List<String> linkedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<String>())
~~~
**2.4、ArrayList類**
ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素,包括null。 和LinkedList一樣,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。
每個ArrayList實例都有一個容量(Capacity),即用于存儲元素的數組的大小。這個容量可隨著不斷添加新元素而自動增加,但是增長算法并沒有定義。當需要插入大量元素時,在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。
~~~
ArrayList<Object> list = new ArrayList<Object>();
list.ensureCapacity(4*10100);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
list.add(i);
}
~~~
**2.5、Vector類**
Vector非常類似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector創建的Iterator,雖然和ArrayList創建的 Iterator是同一接口,但是,因為Vector是同步的,當一個Iterator被創建而且正在被使用,另一個線程改變了Vector的狀態(例如,添加或刪除了一些元素),這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException,因此必須捕獲該異常。
關于ConcurrentModificationException異常原因和解決方法,請參考文章:
[http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html](http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3933551.html)
**2.6、Stack 類**
Stack繼承自Vector,實現一個后進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop方 法,還有peek方法得到棧頂的元素,empty方法測試堆棧是否為空,search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛創建后是空棧。
**2.7、Set接口**
Set繼承自Collection接口。Set是一種不能包含有重復元素的集合,Set集合里任意兩個元素e1和e2都滿足e1.equals(e2)==false條件,Set最多有一個null元素。因為Set的這個制約,在使用Set集合的時候,應該注意:
1、為Set集合里的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法。
2、對Set的構造函數,傳入的Collection參數不能包含重復的元素。
**2.8、HashSet類**
此類實現 Set 接口,由哈希表(實際上是一個 HashMap 實例)支持。它不保證集合的迭代順序;特別是它不保證該順序恒久不變。此類允許使用 null 元素。HashSet是非同步的.
### 三、Map及其子類型介紹
**3.1、Map接口**
Map沒有繼承Collection接口。也就是說Map和Collection是2種不同的集合。Collection可以看作是(value)的集合,而Map可以看作是(key,value)的集合。
**3.2、Hashtable類**
Hashtable繼承Map接口,實現一個key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的對象都可作為key或者value。
添加數據使用put(key, value),取出數據使用get(key),這兩個基本操作的時間開銷為常數。
Hashtable 通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大,這會影響像get和put這樣的操作。
使用Hashtable的簡單示例如下,將1,2,3放到Hashtable中,他們的key分別是”one”,”two”,”three”:
~~~
Hashtable<String,String> numbers = new Hashtable<String,String>();
numbers.put("one", "1");
numbers.put("two", "2");
numbers.put("three", "3");
~~~
要取出一個數,比如2,用相應的key:
~~~
String n = numbers.get("two");
System.out.println("two =" + n);
~~~
由于作為key的對象將通過計算其散列函數來確定與之對應的value的位置,因此任何作為key的對象都必須實現hashCode和equals方 法。hashCode和equals方法繼承自根類Object,如果你用自定義的類當作key的話,要相當小心,按照散列函數的定義,如果兩個對象相 同,即obj1.equals(obj2)=true,則它們的hashCode必須相同,但如果兩個對象不同,則它們的hashCode不一定不同,如 果兩個不同對象的hashCode相同,這種現象稱為沖突,沖突會導致操作哈希表的時間開銷增大,所以盡量定義好的hashCode()方法,能加快哈希 表的操作。
如果相同的對象有不同的hashCode,對哈希表的操作會出現意想不到的結果(期待的get方法返回null),要避免這種問題,只需要牢記一條:要同時復寫equals方法和hashCode方法,而不要只寫其中一個。
Hashtable是同步的。
**3.3、HashMap類**
HashMap和Hashtable類似,不同之處在于HashMap是非同步的,并且允許null,即null value和null key。,但是將HashMap視為Collection時(values()方法可返回Collection),其迭代子操作時間開銷和HashMap 的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相當重要的話,不要將HashMap的初始化容量設得過高,或者load factor過低。
**3.4、WeakHashMap類**
WeakHashMap是一種改進的HashMap,它對key實行“弱引用”,如果一個key不再被外部所引用,那么該key可以被GC回收。
### 四、總結
1、如果涉及到堆棧,隊列等操作,應該考慮用List,對于需要快速插入,刪除元素,應該使用LinkedList,如果需要快速隨機訪問元素,應該使用ArrayList。
2、如果程序在單線程環境中,或者訪問僅僅在一個線程中進行,考慮非同步的類,其效率較高,如果多個線程可能同時操作一個類,應該使用同步的類。
3、要特別注意對哈希表的操作,作為key的對象要正確復寫equals和hashCode方法。
4、盡量返回接口而非實際的類型,如返回List而非ArrayList,這樣如果以后需要將ArrayList換成LinkedList時,客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。
5、Collection沒有get()方法來取得某個元素。只能通過iterator()遍歷元素。
6、Set和Collection擁有一模一樣的接口。
7、List,可以通過get()方法來一次取出一個元素。使用數字來選擇一堆對象中的一個,get(0)…。(add/get)
8、一般使用ArrayList。用LinkedList構造堆棧stack、隊列queue。
9、Map用 put(k,v) / get(k),還可以使用containsKey()/containsValue()來檢查其中是否含有某個key/value。
HashMap會利用對象的hashCode來快速找到key。
10、Map中元素,可以將key序列、value序列單獨抽取出來。
使用keySet()抽取key序列,將map中的所有keys生成一個Set。
使用values()抽取value序列,將map中的所有values生成一個Collection。
為什么一個生成Set,一個生成Collection?那是因為,key總是獨一無二的,value允許重復。
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