Java集合框架的知识总结



Java集合框架的知识总结
一、简介

所有集合类都位于java.util包下。Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些接口或实现类。

Set和List接口是Collection接口派生的两个子接口，Queue是Java提供的队列实现，类似于List。

Map实现类用于保存具有映射关系的数据（key-value）。

Set、List和Map可以看做集合的三大类。

List是有序的Collection，集合中的元素可以重复。用户能够使用索引来访问List中的元素。
List使用iterator()方法进行遍历。
▼ArrayLis异步的,线程非安全，执行效率高。
▼Vector是同步的，线程安全，执行效率低。

LinkedList(链表)-是双向链表，每个节点都有两个指针指向上一节点和下一节点。

Set是无序集合，集合中的元素不能重复。访问集合中的元素只能根据元素本身进行访问。

Map集合中保存key-value键值对的形式，访问时只能根据每项元素的key来访问其value。

▼HashMap是异步的,线程非安全，其key和value允许null，执行效率高。
▼Hashtable是同步的，线程安全，，其key和value不允许null，执行效率低。

在讨论之前，先来看几个面试中的经典问题。

1 Collection和
Collections的区别。

2 List, Set, Map是否继承自Collection接口。

3 ArrayList和Vector的区别。

4 HashMap和Hashtable的区别。
篇尾有答案，我们开始正题。

二、Collection接口

Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，同时可以操作这三个接口。

常规的方法：

单元素添加、删除操作：

boolean add(Object o):将对象添加给集合；

boolean remove(Object o):如果集合中有与o相匹配的对象，则删除对象o。

查询操作：

int size()：返回当前集合中元素的数量；

boolean isEmpty()：判断集合中是否有任何元素；

boolean contains(Object o)：查找集合中是否含有对象o；

Iterator iterator()：返回一个迭代器，用来访问集合中的各个元素；Collection不提供get()方法。如果要遍历Collectin中的元素，就必须用Iterator。

组操作：作用于元素组或整个集合

boolean containsAll(Collection c):查找集合中是否含有集合c中所有元素；

boolean addAll(Collection c) :将集合c中所有元素添加给该集合；

void clear():删除集合中所有元素；

void removeAll(Collection c) :从集合中删除集合c中的所有元素；

void retainAll(Collection c) :从集合中删除集合c中不包含的元素（实质是求两集合交集）

Collection转换为Object数组：

Object[] toArray()：返回一个内含集合所有元素array；

Object[] toArray(Object[] a)：返回一个内含集合所有元素的array。运行期返回的array和参数a的型别相同，需要转换为正确型别。此外，您还可以把集合转换成其它任何其它的对象数组。



LinkedList类和ArrayList类在“集合框架
”中有两种常规的 List实现：ArrayList和
LinkedList。使用两种 List
实现的哪一种取决于您特定的需要。如果要支持随机访问，而不必在除尾部的任何位置插入或除去元素，那么，ArrayList提供了可选的集合。但如果，您要频繁的从列表的中间位置添加和除去元素，而只要顺序的访问列表元素，那么，LinkedList实现更好。
“ArrayList和LinkedList都实现
Cloneable接口，都提供了两个构造函数，一个无参的，一个接受另一个Collection”


LinkedList类:

LinkedList类另外添加了一些处理列表两端元素的方法。

void addFirst(Object o):将对象o添加到列表的开头

void addLast(Object o)：将对象o添加到列表的结尾

(2) ObjectgetFirst():
返回列表开头的元素

Object getLast():返回列表结尾的元素

Object removeFirst():删除并且返回列表开头的元素

Object removeLast():删除并且返回列表结尾的元素

LinkedList():构建一个空的链接列表

LinkedList(Collection c):构建一个链接列表，并且添加集合c的所有元素

使用这些新方法，您就可以轻松的把LinkedList当作一个堆栈、队列或其它面向端点的数据结构。



ArrayList类：



1．ArrayList概述：

ArrayList类封装了一个动态再分配的Object[]数组。每个ArrayList对象有一个capacity[kəˈpæsiti]（容量）。这个capacity表示存储列表中元素的数组的容量。当元素添加到ArrayList时，它的capacity在常量时间内自动增加。在向一个ArrayList对象添加大量元素的程序中，可使用ensureCapacity方法增加capacity。这可以减少增加重分配的数量（因为自动分配容量的规则是：……）。

(1)void ensureCapacity(int minCapacity):将ArrayList对象容量增加minCapacity

(2) void trimToSize():整理ArrayList对象容量为列表当前大小。程序可使用这个操作减少ArrayList对象存储空间。

注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个
ArrayList 实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。（结构上的修改是指任何添加或删除一个或多个元素的操作，或者显式调整底层数组的大小；仅仅设置元素的值不是结构上的修改。）



2. ArrayList的实现：

对于ArrayList而言，它实现List接口、底层使用数组保存所有元素。其操作基本上是对数组的操作。





RandomAccess接口

一个特征接口。该接口没有任何方法，不过你可以使用该接口来测试某个集合是否支持有效的随机访问。ArrayList和Vector类用于实现该接口.



Set接口

Set接口继承
Collection 接口，而且它不允许集合中存在重复项，每个具体的 Set实现类依赖添加的对象的
equals()方法来检查独一性。Set接口没有引入新方法，所以Set就是一个Collection，只不过其行为不同。



HashSet

HashSet按Hash算法来存储集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet的特点：

（1）HashSet不是同步的，多个线程访问是需要通过代码保证同步

（2）集合元素值可以使null。

HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode（）方法返回值也相等。

TreeSet





三、数据结构

（1）链表





（2）数组列表





（3）Hash表（散列表）

Hash表是一种数据结构，用来查找对象。Hash表为每个对象计算出一个整数，称为Hash
Code(哈希码)。

Hash表是个链接式列表的阵列。每个列表称为一个buckets(桶有的资料也叫哈希表元)。对象位置的计算
index = HashCode % bucketsCounts (HashCode为对象哈希码，bucketsCounts为桶总数)。当你添加元素时，有时你会遇到已经填充了元素的桶，这种情况称为Hash
Collisions(哈希冲突)。这时，你必须判断该元素是否已经存在于该哈希表中。如果哈希码是合理地随机分布的，并且桶的数量足够大，那么哈希冲突的数量就会减少。同时，你也可以通过设定一个初始的桶数量来更好地控制哈希表的运行。初始桶的数量为
buckets = size * 150% + 1 (size为预期元素的数量)。如果哈希表中的元素放得太满，就必须进行rehashing(再哈希)。再哈希使桶数增倍，并将原有的对象重新导入新的桶中，而原始的桶被删除。load
factor(加载因子)决定何时要对哈希表进行再哈希。在Java编程语言中，加载因子默认值为0.75，默认哈希表元为101。

散列表可以实现几种重要的数据结构，其中最简单的是Set类型。Set是没有重复的元素的集合。Set的add方法首先是在集合中查找需要添加的对象，如果存在就添加，不添加（不做任何变话）。Java集合类库中提供了一个hashSet类，它实现基于散列表。













（4）树集



















三、知识补充：

(1) LinkedList.add方法将对对象添加到链表（列表）尾部。但是常常需要将元素添加到链表的中间。由于迭代器是描述集合中的位置的，所以这种依赖于位置的add方法和更改元素的set方法将由迭代器负责。只有对自然有序的集合使用迭代器添加元素才有实际意义。

下面贴出代码：

















四、遍历集合



两种遍历集合的方法Iterator接口和foreach循环

1、Iterator接口：

Iterator也是Java集合框架的成员，主要用于遍历（即迭代访问）Collection集合中的元素，也

称为迭代器。

提供的三种方法：

boolean hasNext():返回集合里的下一个元素。

Object next():返回集合里下一个元素。

void remove();删除集合里上一次next方法返回的元素。





2、使用foreach循环遍历集合元素。



格式：for(元素类型
t 元素变量 x：遍历对象A)
{

//程序块

}



说明：

（1）foreach简化了对数组和集合的遍历，如果不希望遍历整个集合，或者在循环内部需要操作下标值就需要使用传统的for循环。

（2）简化了编程，提高了代码的可读性和安全性（不用怕数组越界）。

（3）foreach一般结合泛型使用







面试题答案

Collection和
Collections的区别。

Collections是个java.util下的类，它包含有各种有关集合操作的静态方法。

Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口。



List, Set, Map是否继承自Collection接口?

List，Set是 Map不是



ArrayList和Vector的区别。

一.同步性:Vector是线程安全的，也就是说是同步的，而ArrayList是线程序不安全的，不是同步的

二.数据增长:当需要增长时,Vector默认增长为原来一培，而ArrayList却是原来的一半



HashMap和Hashtable的区别

一.历史原因:Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的，HashMap是Java
1.2引进的Map接口的一个实现

二.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

三.值：只有HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value