java基础知识—java集合总结

首先，让我们来讨论下为什么要用集合类？

数组是很常用的一种的数据结构，我们用它可以满足很多的功能，但是，有时我们会遇到如下这样的问题：

1、我们需要该容器的长度是不确定的。

2、我们需要它能自动排序。

3、我们需要存储以键值对方式存在的数据。

如果遇到上述的情况，数组是很难满足需求的，接下来本章将介绍另一种与数组类似的数据结构—集合类，集合类在Java中有很重要的意义，保存临时数据，管理对象，泛型，Web框架等，很多都大量用到了集合类。

让我们来看一张图——java集合框架图，让我们对集合有个总体的了解。



上述类图中，实线边框的是实现类，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折线边框的是抽象类，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而点线边框的是接口，比如Collection，Iterator，List等。

java容器类类库的用途是“ 保存对象”，并将其划分成为两个不同的概念：

（1）Collection.一个独立元素的序列，这些元素都服从一条或多条规则。List必须按照插入的顺序保存元素，而Set不能有重复元素。Queue按照排队的规则来确定对象产生的顺序。

（2）Map。一组 成对的”键值对“对象，允许你使用键来查找值。

1.Collection接口

Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口。继承自它的接口主要有Set 和List.

2.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。实现List接口的类常见的有：LinkedList类和ArrayList类。

2.1 LinkedList类

LinkedList实现了List接口，允许null元素。LinkedList没有同步。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）。

2.2 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。ArrayList类中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。

2.3 LinkedList类与ArrayList类的区别

ArrayList长于随机访问，但是在List的中间插入和一处元素比较慢；而LinkedList可以通过代价较低的在List中间进行的插入和删除操作，提供了优化的顺序访问，但是在随机访问方面相对比较慢。

2.4 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。

2.5 Stack 类

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push和pop
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。

3.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。

4.Map接口

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。

4.1 Hashtable类

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。Hashtable是同步的。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。

使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key是”one”，”two”，”three”：

Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));//添加数据
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);//取数据
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hashCode和equals方法。hashCode和equals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。

4.2 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。

4.3 比较下Hashtable和HashMap类的区别（/article/9266716.html），在这篇博文中我有讲过。

5.Iterator接口

发现一个特点，上述所有的集合类，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hashNext(),next(),remove()三种方法。它的一个子接口LinkedIterator在它的基础上又添加了三种方法，分别是add(),previous(),hasPrevious()。也就是说如果是先Iterator接口，那么在遍历集合中元素的时候，只能往后遍历，被遍历后的元素不会在遍历到，通常无序集合实现的都是这个接口，比如HashSet，HashMap；

而那些元素有序的集合，实现的一般都是LinkedIterator接口，实现这个接口的集合可以双向遍历，既可以通过next()访问下一个元素，又可以通过previous()访问前一个元素，比如ArrayList。

参考： 集合_java集合框架 java集合类