java集合知识整理总结

java集合基础知识整理

Java集合框架

Java集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也称容器类。Java集合类主要有两个接口派生：Collection和Map，是集合框架的根接口。Java
Collections Framework是Java提供的对集合进行定义、操作，和管理的包含一组接口，类的体系结构。Java集合框架的基本接口/类层次结构：
[I]：接口
[C]：类

java.util.Collection [I]
+--java.util.List [I]
   +--java.util.ArrayList [C]
   +--java.util.LinkedList [C]
   +--java.util.Vector [C]
      +--java.util.Stack [C]
+--java.util.Set [I]
   +--java.util.HashSet [C]
   +--java.util.SortedSet [I]
      +--java.util.TreeSet [C]
java.util.Map [I]
+--java.util.SortedMap [I]
   +--java.util.TreeMap [C]
+--java.util.Hashtable [C]
+--java.util.HashMap [C]
+--java.util.LinkedHashMap [C]
+--java.util.WeakHashMap [C]

Collection接口

Collection是最基本的接口，一个Collection代表一组Object的集合，这些Object被称作Collection的元素。
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？无论Collection的实际类型如何，它都会支持一个iterator()方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可访问Collection中的每一个元素。典型的用法如下：
Iterator it = collection.iterator(); //获得一个迭代子
while(it.hasNext()) {
1299f

    Object obj = it.nest(); //得到下一个元素
}
根据用途的不同，Collection又划分为List和Set。

List接口

List接口继承自Collection接口。List是有序且可以重复的Collection，使用此接口能够精准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。
跟Set集合不同的是，List允许有重复元素，对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，可以同时存于List集合中。
除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供了一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多一些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和Stack。

LinkedList类（非同步）

    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。一种解决办法是在创建List时构建一个同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类（非同步）

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。
每一个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。当需要插入大量元素时，在插入前可调用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（类似于ArrayList，但是同步的）

Vector非常类似于ArrayList，但是Vector是同步的。有Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是统一接口，但是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。
同步性能较差些。

Stack类（继承Vector，实现先进后出的堆栈）

Stack继承Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供五个额外的方法使得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。

Set接口

Set继承自Collection接口。Set不能包含有重复元素的集合，即对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，不能同时存在于同一个Set集合里，换句话说，Set集合里任意两个元素e1和e2都满足e1.equals(e2)=false条件，Set最多有一个null元素。
因为Set这个制约，在使用set集合的时候，应注意：
1、为Set集合里的元素实现类实现一个有效的equals(Object)方法。
2、对Set的构造函数，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
    注意：必须小心操作可变对象。如果Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致错误。

HashSet类（非同步）

HashSet类实现了Set接口，由哈希表支持。它不保证集合的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。
HashSet不同步，需要用以下语句来进行S同步转换：

Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

Map接口

Map没有继承Collection接口。也就是说Map和Collection是2种不同的集合。Collection可以看作是(value)的集合，而Map可以看作是(key,value)的集合。
Map接口由Map的内容提供3种类型的集合视图，一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射关系的集合。

Hashtable类（同步，针对任何非空对象，都可以作为key，value）

Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空的对象都可以作为key或者value。
添加数据使用put(key,value)，取数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put("one", new Integer(1));
numbers.put("two", new Integer(2));
numbers.put("three", new Integer(3));
要取出一个数，比如2，用相应的key：
Integer n = (Integer)numbers.get("two");
System.out.println("two = " + n);
Hashtable是同步的。

HashMap类（非同步，允许null）

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)。

WeakHashMap类

WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结

1、如果涉及到堆栈，队列的操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
2、如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
3、在除需要排序时使用TreeSet，TreeMap外，都应使用HashSet，HashMap，因为他们效率更高。
4、要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
5、尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样以后如果需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。

注意

1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、List，可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)
3、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
4、Map用
put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
5、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。
    使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。
    使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。
    为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。