map,set,list等集合解析以及HashMap,LinkedHashMap,TreeMap等該選誰的的區別

前言：
      今天在整理一些資料時，想起了map,set,list等集合，因而就作些筆記，提供給你們學習參考以及本身往後回顧。

首先Map主要用於存儲健值對，根據鍵獲得值，所以不容許鍵重複(重複了覆蓋了),但容許值重複。其中最經常使用的幾種map以下：

Hashmap： 是一個最經常使用的Map,它根據鍵的HashCode 值存儲數據,根據鍵能夠直接獲取它的值，具備很快的訪問速度，遍歷時，取得數據的順序是徹底隨機的。HashMap最多隻容許一條記錄的鍵爲Null;容許多條記錄的值爲 Null;HashMap不支持線程的同步，即任一時刻能夠有多個線程同時寫HashMap;可能會致使數據的不一致。若是須要同步，能夠用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具備同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

Hashtable：與 HashMap相似,它繼承自Dictionary類，不一樣的是:它不容許記錄的鍵或者值爲空;它支持線程的同步，即任一時刻只有一個線程能寫Hashtable,所以也致使了 Hashtable在寫入時會比較慢。

LinkedHashMap：保存了記錄的插入順序，在用Iterator遍歷LinkedHashMap時，先獲得的記錄確定是先插入的.也能夠在構造時用帶參數，按照應用次數排序。在遍歷的時候會比HashMap慢，不過有種狀況例外，當HashMap容量很大，實際數據較少時，遍歷起來可能會比LinkedHashMap慢，由於LinkedHashMap的遍歷速度只和實際數據有關，和容量無關，而HashMap的遍歷速度和他的容量有關。

TreeMap：實現SortMap接口，可以把它保存的記錄根據鍵排序,默認是按鍵值的升序排序，也能夠指定排序的比較器，當用Iterator 遍歷TreeMap時，獲得的記錄是排過序的。

通常狀況下，咱們用的最多的是HashMap,HashMap裏面存入的鍵值對在取出的時候是隨機的,它根據鍵的HashCode值存儲數據,根據鍵能夠直接獲取它的值，具備很快的訪問速度。在Map 中插入、刪除和定位元素，HashMap 是最好的選擇。

TreeMap取出來的是排序後的鍵值對。但若是您要按天然順序或自定義順序遍歷鍵值，那麼TreeMap會更好。

LinkedHashMap 是HashMap的一個子類，若是須要輸出順序和輸入的順序相同,那麼用LinkedHashMap能夠實現,它還能夠按讀取順序來排列，像鏈接池中能夠應用。

 

 

1. HashSet是經過HashMap實現的,TreeSet是經過TreeMap實現的,只不過Set用的只是Map的key

2. Map的key和Set都有一個共同的特性就是集合的惟一性.TreeMap更是多了一個排序的功能.

3. hashCode和equal()是HashMap用的, 由於無需排序因此只須要關注定位和惟一性便可.

   a. hashCode是用來計算hash值的,hash值是用來肯定hash表索引的.
   b. hash表中的一個索引處存放的是一張鏈表, 因此還要經過equal方法循環比較鏈上的每個對象
       才能夠真正定位到鍵值對應的Entry.
   c. put時,若是hash表中沒定位到,就在鏈表前加一個Entry,若是定位到了,則更換Entry中的value,並返回舊value

4. 因爲TreeMap須要排序,因此須要一個Comparator爲鍵值進行大小比較.固然也是用Comparator定位的.
   a. Comparator能夠在建立TreeMap時指定
   b. 若是建立時沒有肯定,那麼就會使用key.compareTo()方法,這就要求key必須實現Comparable接口.
   c. TreeMap是使用Tree數據結構實現的,因此使用compare接口就能夠完成定位了.

 

 

注意： 
一、Collection沒有get()方法來取得某個元素。只能經過iterator()遍歷元素。 

二、Set和Collection擁有如出一轍的接口。 

三、List，能夠經過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) 

四、通常使用ArrayList。用LinkedList構造堆棧stack、隊列queue。 

五、Map用 put(k,v) / get(k)，還可使用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。 
    *     hashing 
          哈希碼就是將對象的信息通過一些轉變造成一個獨一無二的int值，這個值存儲在一個array中。 
          咱們都知道全部存儲結構中，array查找速度是最快的。因此，能夠加速查找。 
      
          發生碰撞時，讓array指向多個values。即，數組每一個位置上又生成一個槤表。 

六、Map中元素，能夠將key序列、value序列單獨抽取出來。 
使用keySet()抽取key序列，將map中的全部keys生成一個Set。 
使用values()抽取value序列，將map中的全部values生成一個Collection。 
爲何一個生成Set，一個生成Collection？那是由於，key老是獨一無二的，value容許重複。 

 

其次是map,set,list等java中集合解析:

在JAVA的util包中有兩個全部集合的父接口Collection和Map,它們的父子關係： 
           java.util 
        +Collection 這個接口extends自 --java.lang.Iterable接口 
           +List 接口 
              -ArrayList 類 
              -LinkedList 類 
              -Vector 類     此類是實現同步的 
           +Queue 接口 
              +不經常使用，在此不表. 
           +Set 接口 
              +SortedSet 接口 
                 -TreeSet 類 
              -HashSet 
        +Map 接口 
          -HashMap 類 (除了不一樣步和容許使用 null 鍵/值以外,與 Hashtable 大體相同.) 
          -Hashtable 類 此類是實現同步的,不容許使用 null 鍵值 
          +SortedMap 接口 
             -TreeMap 類 
如下對衆多接口和類的簡單說明：首先不能不先說一下數組（Array） 
      1、Array ， Arrays 
Java全部「存儲及隨機訪問一連串對象」的作法，array是最有效率的一種。 
一、 效率高，但容量固定且沒法動態改變。 
array還有一個缺點是，沒法判斷其中實際存有多少元素，length只是告訴咱們array的容量。 

二、Java中有一個Arrays類，專門用來操做array。 
       arrays中擁有一組static函數， 
equals()：比較兩個array是否相等。array擁有相同元素個數，且全部對應元素兩兩相等。 
fill()：將值填入array中。 
sort()：用來對array進行排序。 
binarySearch()：在排好序的array中尋找元素。 
System.arraycopy()：array的複製。 

      2、Collection ， Map 
若撰寫程序時不知道究竟須要多少對象，須要在空間不足時自動擴增容量，則須要使用容器類庫，array不適用。 
一、Collection 和 Map 的區別 
容器內每一個爲之所存儲的元素個數不一樣。 
Collection類型者，每一個位置只有一個元素。 
Map類型者，持有 key-value pair，像個小型數據庫。 

二、Java2容器類類庫的用途是「保存對象」，它分爲兩類，各自旗下的子類關係 
Collection 
       --List：它確保維護元素特定的順序.            
             --ArrayList / LinkedList / Vector 
       --Set ：不能含有重複的元素 
             --HashSet /TreeSet 
Map 
       --HashMap 
    --HashTable 
    --TreeMap 
　Map----一組成對的「鍵值對」對象，即其元素是成對的對象，最典型的應用就是數據字典，而且還有其它普遍的應用。另外，Map能夠返回其所 有鍵組成的Set和其全部值組成的Collection，或其鍵值對組成的Set，而且還能夠像數組同樣擴展多維Map，只要讓Map中鍵值對的每一個 「值」是一個Map便可。 

　Collection下 1.迭代器 

　　迭代器是一種設計模式，它是一個對象，它能夠遍歷並選擇序列中的對象，而開發人員不須要了解該序列的底層結構。迭代器一般被稱爲「輕量級」對象，由於建立它的代價小。 

　　Java中的Iterator功能比較簡單，而且只能單向移動： 

　　(1) 使用方法iterator()要求容器返回一個Iterator。第一次調用Iterator的next()方法時，它返回序列的第一個元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection繼承。 


　　(2) 使用next()得到序列中的下一個元素。 

　　(3) 使用hasNext()檢查序列中是否還有元素。 

　　(4) 使用remove()將迭代器新返回的元素刪除。 

　　Iterator是Java迭代器最簡單的實現，爲List設計的ListIterator具備更多的功能，它能夠從兩個方向遍歷List，也能夠從List中插入和刪除元素。 

　　2.List的功能方法 

　　List(interface): 次序是List最重要的特色；它確保維護元素特定的順序。List爲Collection添加了許多方法，使得可以向List中間插入與移除元素(只推薦 LinkedList使用)。一個List能夠生成ListIterator，使用它能夠從兩個方向遍歷List，也能夠從List中間插入和刪除元素。 

　　ArrayList: 由數組實現的List。它容許對元素進行快速隨機訪問，可是向List中間插入與移除元素的速度很慢。ListIterator只應該用來由後向前遍歷ArrayList，而不是用來插入和刪除元素，由於這比LinkedList開銷要大不少。 

　　LinkedList: 由列表實現的List。對順序訪問進行了優化，向List中間插入與刪除得開銷不大，隨機訪問則相對較慢(可用ArrayList代替)。它具備方法 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast()，這些方 法(沒有在任何接口或基類中定義過)使得LinkedList能夠看成堆棧、隊列和雙向隊列使用。 

　　3.Set的功能方法 

　　Set(interface): 存入Set的每一個元素必須是惟一的，這也是與List不一樣的，由於Set不保存重複元素。加入Set的Object必須定義equals()方法以確保對 象的惟一性。Set與Collection有徹底同樣的接口。Set接口不保證維護元素的次序。 

　　HashSet: HashSet能快速定位一個元素，存入HashSet的對象必須定義hashCode()。 

　　TreeSet: 保持次序的Set，底層爲樹結構。使用它能夠從Set中提取有序的序列。 

　　LinkedHashSet: 具備HashSet的查詢速度，且內部使用鏈表維護元素的順序(插入的次序)。因而在使用迭代器遍歷Set時，結果會按元素插入的次序顯示。 

　　HashSet採用散列函數對元素進行排序，這是專門爲快速查詢而設計的；TreeSet採用紅黑樹的數據結構進行排序元 素；LinkedHashSet內部使用散列以加快查詢速度，同時使用鏈表維護元素的次序，使得看起來元素是以插入的順序保存的。須要注意的是，生成本身 的類時，Set須要維護元素的存儲順序，所以要實現Comparable接口並定義compareTo()方法。 
4.Map的功能方法 
java爲數據結構中的映射定義了一個接口java.util.Map;它有四個實現類,分別是HashMap Hashtable LinkedHashMap 和TreeMap 
Map主要用於存儲健值對，根據鍵獲得值，所以不容許鍵重複,但容許值重複。 
Hashmap 是一個 最經常使用的Map,它根據鍵的HashCode 值存儲數據,根據鍵能夠直接獲取它的值，具備很快的訪問速度。HashMap最多隻容許一條記錄的鍵爲Null;容許多條記錄的值爲 Null;HashMap不支持線程的同步，即任一時刻能夠有多個線程同時寫HashMap;可能會致使數據的不一致。若是須要同步，能夠用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具備同步的能力. 
Hashtable 與 HashMap相似,不一樣的是:它不容許記錄的鍵或者值爲空;它支持線程的同步，即任一時刻只有一個線程能寫Hashtable,所以也致使了Hashtale在寫入時會比較慢。 
LinkedHashMap保存了記錄的插入順序，在用Iterator遍歷LinkedHashMap時，先獲得的記錄確定是先插入的.在遍歷的時候會比HashMap慢。 
TreeMap可以把它保存的記錄根據鍵排序,默認是按升序排序，也能夠指定排序的比較器，當用Iterator 遍歷TreeMap時，獲得的記錄是排過序的。 

接下來是幾個的比較測試代碼：

public class TestMap {  
   
 /** 
  * 初始化一個Map 
  * @param map 
  */  
 public static void init(Map map){  
  if (map != null){  
   String key = null;  
   for (int i=5; i>0; i--){  
    key = new Integer(i).toString() + ".0";  
    map.put(key, key.toString());  
    //Map中的鍵是不重複的，若是插入兩個鍵值同樣的記錄，  
    //那麼後插入的記錄會覆蓋先插入的記錄  
    map.put(key, key.toString() + "0");   }  
  }  
 }  
 /** 
  * 輸出一個Map 
  * @param map 
  */  
 public static void output(Map map){  
  if (map != null){  
   Object key = null;  
   Object value = null;  
   //使用迭代器遍歷Map的鍵，根據鍵取值  
   Iterator it = map.keySet().iterator();  
   while (it.hasNext()){  
    key = it.next();  
    value = map.get(key);  
    System.out.println("key: " + key + "; value: " + value );  
   }  
   //或者使用迭代器遍歷Map的記錄Map.Entry  
   Map.Entry entry = null;  
   it = map.entrySet().iterator();  
   while (it.hasNext()){  
    //一個Map.Entry表明一條記錄  
    entry = (Map.Entry)it.next();  
    //經過entry能夠得到記錄的鍵和值  
    //System.out.println("key: " + entry.getKey() + "; value: " + entry.getValue());  
   }  
  }  
 }  
 /** 
  * 判斷map是否包含某個鍵 
  * @param map 
  * @param key 
  * @return 
  */  
 public static boolean containsKey(Map map, Object key){  
  if (map != null){  
   return map.containsKey(key);  
  }  
  return false;  
 }  
 /** 
  * 判斷map是否包含某個值 
  * @param map 
  * @param value 
  * @return 
  */  
 public static boolean containsValue(Map map, Object value){  
  if (map != null){  
   return map.containsValue(value);  
  }  
  return false;  
 }  
 /** 
  * 演示HashMap 
  */  
 public static void testHashMap(){  
  Map myMap = new HashMap();  
  init(myMap);  
  //HashMap的鍵能夠爲null  
  myMap.put(null,"ddd");  
  //HashMap的值能夠爲null  
  myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示Hashtable 
  */  
 public static void testHashtable(){  
  Map myMap = new Hashtable();  
  init(myMap);  
  //Hashtable的鍵不能爲null  
  //myMap.put(null,"ddd");  
  //Hashtable的值不能爲null  
  //myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示LinkedHashMap 
  */  
 public static void testLinkedHashMap(){  
  Map myMap = new LinkedHashMap();  
  init(myMap);  
  //LinkedHashMap的鍵能夠爲null  
  myMap.put(null,"ddd");  
  //LinkedHashMap的值能夠爲null  
  myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示TreeMap 
  */  
 public static void testTreeMap(){  
  Map myMap = new TreeMap();  
  init(myMap);  
  //TreeMap的鍵不能爲null  
  //myMap.put(null,"ddd");  
  //TreeMap的值不能爲null  
  //myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 public static void main(String[] args) {  
  System.out.println("採用HashMap");  
  TestMap.testHashMap();  
  System.out.println("採用Hashtable");  
  TestMap.testHashtable();  
  System.out.println("採用LinkedHashMap");  
  TestMap.testLinkedHashMap();  
  System.out.println("採用TreeMap");  
  TestMap.testTreeMap();  
    
  Map myMap = new HashMap();  
  TestMap.init(myMap);  
  System.out.println("新初始化一個Map: myMap");  
  TestMap.output(myMap);  
  //清空Map  
  myMap.clear();  
  System.out.println("將myMap clear後，myMap空了麼?  " + myMap.isEmpty());  
  TestMap.output(myMap);  
  myMap.put("aaa", "aaaa");  
  myMap.put("bbb", "bbbb");  
  //判斷Map是否包含某鍵或者某值  
  System.out.println("myMap包含鍵aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));  
  System.out.println("myMap包含值aaaa?  "+ TestMap.containsValue(myMap, "aaaa"));  
  //根據鍵刪除Map中的記錄  
  myMap.remove("aaa");  
  System.out.println("刪除鍵aaa後，myMap包含鍵aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));  
  //獲取Map的記錄數  
  System.out.println("myMap包含的記錄數:  " + myMap.size());  

　　

三、其餘特徵 
*     List，Set，Map將持有對象一概視爲Object型別。 
*     Collection、List、Set、Map都是接口，不能實例化。 
      繼承自它們的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class，這些纔可被實例化。 
*     vector容器確切知道它所持有的對象隸屬什麼型別。vector不進行邊界檢查。 

3、Collections 
Collections是針對集合類的一個幫助類。提供了一系列靜態方法實現對各類集合的搜索、排序、線程徹底化等操做。 
至關於對Array進行相似操做的類——Arrays。 
如，Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。 
       Collections.sort(List list); 對list中元素排序 

4、如何選擇？ 
一、容器類和Array的區別、擇取 
      *     容器類僅能持有對象引用（指向對象的指針），而不是將對象信息copy一份至數列某位置。 
      *     一旦將對象置入容器內，便損失了該對象的型別信息。 
二、 
     *     在各類Lists中，最好的作法是以ArrayList做爲缺省選擇。當插入、刪除頻繁時，使用LinkedList()； 
        Vector老是比ArrayList慢，因此要儘可能避免使用。 
     *     在各類Sets中，HashSet一般優於HashTree（插入、查找）。只有當須要產生一個通過排序的序列，才用TreeSet。 
        HashTree存在的惟一理由：可以維護其內元素的排序狀態。 
     *     在各類Maps中 
        HashMap用於快速查找。 
     *     當元素個數固定，用Array，由於Array效率是最高的。

 結論：最經常使用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。並且，咱們也會發現一個規律，用TreeXXX都是排序的。