Java集合整理

注：本文只能在JDK1.8以前進行參考，JDK1.8對作了速度的優化，好比HashMap採用了紅黑樹，JVM內存劃分也發生了改變

本文大部份內容轉載自List接口、Set接口和Map接口，本身在閱讀的時候作了一些補充

1、集合與數組

數組（能夠存儲基本數據類型）是用來存現對象的一種容器，可是數組的長度固定，不適合在對象數量未知的狀況下使用。

集合（只能存儲對象-基本數據類型使用它的包裝類（固然若是在添加的時候你也可使用list.add(1)，由於Java會對基本數據類型作自動包裝），對象類型能夠不同）的長度可變，可在多數狀況下使用。

2、層次關係

如圖所示：圖中，實線邊框的是實現類，折線邊框的是抽象類，而點線邊框的是接口

Collection接口是集合類的根接口，Java中沒有提供這個接口的直接的實現類。可是卻讓其被繼承產生了兩個接口，就是Set和List。Set中不能包含重複的元素。List是一個有序的集合，能夠包含重複的元素，提供了按索引訪問的方式。

Map是Java.util包中的另外一個接口，它和Collection接口沒有關係，是相互獨立的，可是都屬於集合類的一部分。Map包含了key-value對。Map不能包含重複的key，可是能夠包含相同的value。

看到這裏是否是發現Set和Map具備相同的功能「元素不能重複」，根本緣由就是Set的底層都是用對應的Map。好比：HashSet底層就是一個HashMap

Iterator，全部的集合類，都實現了Iterator接口，這是一個用於遍歷集合中元素的接口，主要包含如下三種方法：
1.hasNext()是否還有下一個元素。
2.next()返回下一個元素。
3.remove()刪除當前元素。

補充：JDK1.8爲了提供數據源遍歷的速度，提供了Spliterator，好比ArrayList的部分源代碼：

public Spliterator<E> spliterator() {
        return new ArrayListSpliterator<>(this, 0, -1, 0);
    }

3、幾種重要的接口和類簡介

一、List（有序、可重複）
List裏存放的對象是有序的，同時也是能夠重複的，List關注的是索引，擁有一系列和索引相關的方法，查詢速度快。由於往list集合裏插入或刪除數據時，會伴隨着後面數據的移動，全部插入刪除數據速度慢。

二、Set（無序、不能重複）
Set裏存放的對象是無序，不能重複的，集合中的對象不按特定的方式排序，只是簡單地把對象加入集合中。

三、Map（鍵值對、鍵惟1、值不惟一）
Map集合中存儲的是鍵值對，鍵不能重複，值能夠重複。根據鍵獲得值，對map集合遍歷時先獲得鍵的set集合，對set集合進行遍歷，獲得相應的值。

對好比下：

		是否有序	是否容許元素重複
Collection
List	是	是
Set	AbstractSet	否	否
	HashSet
	TreeSet	是（用二叉排序樹）
Map	AbstractMap	否	使用key-value來映射和存儲數據，key必須惟一，value能夠重複
	HashMap
	TreeMap	是（用二叉排序樹）

 

4、遍歷

 在類集中提供瞭如下四種的常見輸出方式：

1）Iterator：迭代輸出，是使用最多的輸出方式。

2）ListIterator：是Iterator的子接口，專門用於輸出List中的內容。

3）foreach輸出：JDK1.5以後提供的新功能，能夠輸出數組或集合。

4）for循環

代碼示例以下：

 for的形式：for（int i=0;i<arr.size();i++）{...}

 foreach的形式： for（int　i：arr）{...}

 iterator的形式：
Iterator it = arr.iterator();
while(it.hasNext()){ object o =it.next(); ...}

4）在JDK1.8新增了並行遍歷：

-----待補充

5、ArrayList和LinkedList

ArrayList和LinkedList在用法上沒有區別，可是在功能上仍是有區別的。LinkedList常常用在增刪操做較多而查詢操做不多的狀況下，ArrayList則相反，爲何喃？？？？？

ArrayList底層就是一個數組，數組是一塊連續的內存空間，支持下標訪問，因此查詢很快，若是要更新設計到數據的複製，因此它適用於查詢

LinkedList底層是一個LinkedList.Node鏈表（關於鏈表的結構能夠度娘一下），內存是分散的，不支持下標訪問，可是鏈表更新就很快，只須要改變引用的地址就能夠，因此它適用於更新

6、Map集合

實現類：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap

HashMap 

HashMap是最經常使用的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。由於鍵對象不能夠重複，因此HashMap最多隻容許一條記錄的鍵爲Null，容許多條記錄的值爲Null，是非同步的

HashMap底層是一個Entry數組，而Entry是支持單向鏈表的，因此它就是一個鏈表數組，同一個Key計算出來的HashCode值若是同樣，就會在鏈表頭插入新的Entry。當從HashMap中獲取值時，若是HashCode值同樣，再使用equals方法判斷Key是否是同一個，是則返回，不然返回Null。

注：這是JDK1.8以前的版本，JDK1.8不同了，在鏈表尾添加新的Entry，若是鏈表長度超過8，則會轉換爲紅黑樹，get()的效率更高

有興趣的同窗能夠看看HashMap的源代碼

添加部分：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        //若是Map中元素大於閾值就擴充Map的容量
        if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
            resize(2 * table.length);
            hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
            bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
        }
        //建立新的Entry,以前存在的Entry放在新的後面
        createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
    }

獲取部分： 

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        //根據hash值找到對應的鏈表,遍歷鏈表，若是hash值相等而且對象相等就認爲找到了真正的Key,返回Value
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

Hashtable

Hashtable與HashMap相似，是HashMap的線程安全版，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，它繼承自Dictionary類，不一樣的是它不容許記錄的鍵或者值爲null，同時效率較低。

ConcurrentHashMap

線程安全，而且鎖分離。ConcurrentHashMap內部使用段(Segment)來表示這些不一樣的部分，每一個段其實就是一個小的hash table，它們有本身的鎖。只要多個修改操做發生在不一樣的段上，它們就能夠併發進行。

LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了記錄的插入順序，在用Iteraor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，有HashMap的所有特性。

更詳細的介紹看：Java LinkedHashMap工做原理及實現

 

TreeMap

TreeMap實現SortedMap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（天然順序），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。不容許key值爲空，非同步的；

底層是一個平衡二叉樹，這個東西我本身目前也還不熟悉，後面買本數據結構的書看看再寫。

map的遍歷

第一種：KeySet()
將Map中全部的鍵存入到set集合中。由於set具有迭代器。全部能夠迭代方式取出全部的鍵，再根據get方法。獲取每個鍵對應的值。 keySet():迭代後只能經過get()取key 。
取到的結果會亂序，是由於取得數據行主鍵的時候，使用了HashMap.keySet()方法，而這個方法返回的Set結果，裏面的數據是亂序排放的。
典型用法以下：
Map map = new HashMap();
map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");  
//先獲取map集合的全部鍵的set集合，keyset（）
Iterator it = map.keySet().iterator();
 //獲取迭代器
while(it.hasNext()){
Object key = it.next();
System.out.println(map.get(key));
}

第二種：entrySet（）
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() //返回此映射中包含的映射關係的 Set 視圖。（一個關係就是一個鍵-值對），就是把(key-value)做爲一個總體一對一對地存放到Set集合當中的。Map.Entry表示映射關係。entrySet()：迭代後能夠e.getKey()，e.getValue()兩種方法來取key和value。返回的是Entry接口。
典型用法以下：
Map map = new HashMap();
map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");
//將map集合中的映射關係取出，存入到set集合
Iterator it = map.entrySet().iterator();
while(it.hasNext()){
Entry e =(Entry) it.next();
System.out.println("鍵"+e.getKey () + "的值爲" + e.getValue());
}
推薦使用第二種方式，即entrySet()方法，效率較高。
對於keySet實際上是遍歷了2次，一次是轉爲iterator，一次就是從HashMap中取出key所對於的value。而entryset只是遍歷了第一次，它把key和value都放到了entry中，因此快了。兩種遍歷的遍歷時間相差仍是很明顯的。

7、主要實現類區別小結

Vector和ArrayList
1，vector是線程同步的，因此它也是線程安全的，而arraylist是線程異步的，是不安全的。若是不考慮到線程的安全因素，通常用arraylist效率比較高。
2，若是集合中的元素的數目大於目前集合數組的長度時，vector增加率爲目前數組長度的100%，而arraylist增加率爲目前數組長度的50%。若是在集合中使用數據量比較大的數據，用vector有必定的優點。
3，若是查找一個指定位置的數據，vector和arraylist使用的時間是相同的，若是頻繁的訪問數據，這個時候使用vector和arraylist均可以。而若是移動一個指定位置會致使後面的元素都發生移動，這個時候就應該考慮到使用linklist,由於它移動一個指定位置的數據時其它元素不移動。
ArrayList 和Vector是採用數組方式存儲數據，此數組元素數大於實際存儲的數據以便增長和插入元素，都容許直接序號索引元素，可是插入數據要涉及到數組元素移動等內存操做，因此索引數據快，插入數據慢，Vector因爲使用了synchronized方法（線程安全）因此性能上比ArrayList要差，LinkedList使用雙向鏈表實現存儲，按序號索引數據須要進行向前或向後遍歷，可是插入數據時只須要記錄本項的先後項便可，因此插入數度較快。

arraylist和linkedlist
1.ArrayList是實現了基於動態數組的數據結構，LinkedList基於鏈表的數據結構。
2.對於隨機訪問get和set，ArrayList以爲優於LinkedList，由於LinkedList要移動指針。
3.對於新增和刪除操做add和remove，LinedList比較佔優點，由於ArrayList要移動數據。 這一點要看實際狀況的。若只對單條數據插入或刪除，ArrayList的速度反而優於LinkedList。但如果批量隨機的插入刪除數據，LinkedList的速度大大優於ArrayList. 由於ArrayList每插入一條數據，要移動插入點及以後的全部數據。

HashMap與TreeMap
一、 HashMap經過hashcode對其內容進行快速查找，而TreeMap中全部的元素都保持着某種固定的順序，若是你須要獲得一個有序的結果你就應該使用TreeMap（HashMap中元素的排列順序是不固定的）。
二、在Map 中插入、刪除和定位元素，HashMap是最好的選擇。但若是您要按天然順序或自定義順序遍歷鍵，那麼TreeMap會更好。使用HashMap要求添加的鍵類明肯定義了hashCode()和 equals()的實現。
兩個map中的元素同樣，但順序不同，致使hashCode()不同。
一樣作測試：
在HashMap中，一樣的值的map,順序不一樣，equals時，false;
而在treeMap中，一樣的值的map,順序不一樣,equals時，true，說明，treeMap在equals()時是整理了順序了的。

HashTable與HashMap 一、同步性:Hashtable是線程安全的，也就是說是同步的，而HashMap是線程序不安全的，不是同步的。 二、HashMap容許存在一個爲null的key，多個爲null的value 。 三、hashtable的key和value都不容許爲null