List,set,Map 的用法和區別(網絡整理)

首先看一下他們之間的關係算法

Collection          接口的接口   對象的集合 
├ List                   子接口      按進入前後有序保存   可重複 
│├ LinkedList                接口實現類   鏈表   插入刪除   沒有同步   線程不安全 
│├ ArrayList                  接口實現類   數組   隨機訪問   沒有同步   線程不安全 
│└ Vector                      接口實現類   數組                  同步        線程安全 
│   └ Stack
└ Set                   子接口       僅接收一次,並作內部排序編程

├ HashSet數組

│   └ LinkedHashSet
└ TreeSet安全

Collection接口
  Collection是最基本的集合接口,一個Collection表明一組Object,即Collection的元素(Elements)。一些 Collection容許相同的元素而另外一些不行。一些能排序而另外一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類,Java SDK提供的類都是繼承自Collection的「子接口」如List和Set。
  全部實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數:無參數的構造函數用於建立一個空的Collection,有一個 Collection參數的構造函數用於建立一個新的Collection,這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個構造函數容許用戶複製一個Collection。
  如何遍歷Collection中的每個元素?不論Collection的實際類型如何,它都支持一個iterator()的方法,該方法返回一個迭代子,使用該迭代子便可逐一訪問Collection中每個元素。典型的用法以下:
    Iterator it = collection.iterator(); // 得到一個迭代子
    while(it.hasNext()) {
      Object obj = it.next(); // 獲得下一個元素
    }數據結構

      由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。函數

List接口
  List是有序的Collection,使用此接口可以精確的控制每一個元素插入的位置。用戶可以使用索引(元素在List中的位置,相似於數組下標)來訪問List中的元素,這相似於Java的數組。
和下面要提到的Set不一樣,List容許有相同的元素。
  除了具備Collection接口必備的iterator()方法外,List還提供一個listIterator()方法,返回一個 ListIterator接口,和標準的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之類的方法,容許添加,刪除,設定元素,還能向前或向後遍歷。
  實現List接口的經常使用類有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。

LinkedList類
  LinkedList實現了List接口,容許null元素。此外LinkedList提供額外的get,remove,insert方法在 LinkedList的首部或尾部。這些操做使LinkedList可被用做堆棧(stack),隊列(queue)或雙向隊列(deque)。
  注意LinkedList沒有同步方法。若是多個線程同時訪問一個List,則必須本身實現訪問同步。一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List:
    List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList類
  ArrayList實現了可變大小的數組。它容許全部元素,包括null。ArrayList沒有同步。
size,isEmpty,get,set方法運行時間爲常數。可是add方法開銷爲分攤的常數,添加n個元素須要O(n)的時間。其餘的方法運行時間爲線性。
  每一個ArrayList實例都有一個容量(Capacity),即用於存儲元素的數組的大小。這個容量可隨着不斷添加新元素而自動增長,可是增加算法並無定義。當須要插入大量元素時,在插入前能夠調用ensureCapacity方法來增長ArrayList的容量以提升插入效率。
  和LinkedList同樣,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

Vector類
  Vector很是相似ArrayList,可是Vector是同步的。由Vector建立的Iterator,雖然和ArrayList建立的 Iterator是同一接口,可是,由於Vector是同步的,當一個Iterator被建立並且正在被使用,另外一個線程改變了Vector的狀態(例如,添加或刪除了一些元素),這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException,所以必須捕獲該異常。

Stack 類
  Stack繼承自Vector,實現一個後進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被看成堆棧使用。基本的push和pop 方法,還有peek方法獲得棧頂的元素,empty方法測試堆棧是否爲空,search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛建立後是空棧。

Set接口
  Set 具備與 Collection 徹底同樣的接口,所以沒有任何額外的功能,不像前面有幾個不一樣的 List 。實際上 Set 就是 Collection ,只是行爲不一樣。(這是繼承與多態思想的典型應用:表現不一樣的行爲)。其次, Set 是一種不包含重複的元素的 Collection ,加入 Set 的元素必須定義 equals() 方法以確保對象的惟一性 ( 即任意的兩個元素 e1 和 e2 都有 e1.equals(e2)=false ),與 List 不一樣的是, Set 接口不保證維護元素的次序。最後, Set 最多有一個null 元素。 
  很明顯, Set 的構造函數有一個約束條件,傳入的 Collection 參數不能包含重複的元素。 
  請注意:必須當心操做可變對象( Mutable Object )。若是一個 Set 中的可變元素改變了自身狀態致使 Object.equals(Object)=true 將致使一些問題。 
 性能

HashSet 類測試

爲快速查找設計的 Set 。存入 HashSet 的對象必須定義 hashCode() 。線程

LinkedHashSet 類: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。設計

TreeSet 類

保存次序的 Set, 底層爲樹結構。使用它能夠從 Set 中提取有序的序列。

 

Map                接口      鍵值對的集合 
├ Hashtable                  接口實現類                  同步           線程安全 
├ HashMap                   接口實現類                  沒有同步    線程不安全

│├ LinkedHashMap

│└ WeakHashMap

├ TreeMap
└ IdentifyHashMap

Map接口
  請注意,Map沒有繼承Collection接口,Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key,每一個key只能映射一個 value。Map接口提供3種集合的視圖,Map的內容能夠被看成一組key集合,一組value集合,或者一組key-value映射。

Hashtable類
  Hashtable繼承Map接口,實現一個key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的對象均可做爲key或者value。
  添加數據使用put(key, value),取出數據使用get(key),這兩個基本操做的時間開銷爲常數。
Hashtable經過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。一般缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor能夠節省空間但相應的查找時間將增大,這會影響像get和put這樣的操做。
使用Hashtable的簡單示例以下,將1,2,3放到Hashtable中,他們的key分別是」one」,」two」,」three」:
    Hashtable numbers = new Hashtable();
    numbers.put(「one」, new Integer(1));
    numbers.put(「two」, new Integer(2));
    numbers.put(「three」, new Integer(3));
  要取出一個數,好比2,用相應的key:
    Integer n = (Integer)numbers.get(「two」);
    System.out.println(「two = 」 + n);
  因爲做爲key的對象將經過計算其散列函數來肯定與之對應的value的位置,所以任何做爲key的對象都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object,若是你用自定義的類看成key的話,要至關當心,按照散列函數的定義,若是兩個對象相同,即obj1.equals(obj2)=true,則它們的hashCode必須相同,但若是兩個對象不一樣,則它們的hashCode不必定不一樣,若是兩個不一樣對象的hashCode相同,這種現象稱爲衝突,衝突會致使操做哈希表的時間開銷增大,因此儘可能定義好的hashCode()方法,能加快哈希表的操做。
  若是相同的對象有不一樣的hashCode,對哈希表的操做會出現意想不到的結果(期待的get方法返回null),要避免這種問題,只須要牢記一條:要同時複寫equals方法和hashCode方法,而不要只寫其中一個。

 

HashMap 類 
    HashMap 和 Hashtable 相似,也是基於散列表的實現。不一樣之處在於 HashMap 是非同步的,而且容許 null ,即 null value 和 null key 。將HashMap 視爲 Collection 時( values() 方法可返回 Collection ),插入和查詢「鍵值對」的開銷是固定的,但其迭代子操做時間開銷和 HashMap 的容量成比例。所以,若是迭代操做的性能至關重要的話,不要將 HashMap 的初始化容量 (initial capacity) 設得太高,或者負載因子 (load factor) 太低。


   LinkedHashMap 類:相似於 HashMap ,可是迭代遍歷它時,取得「鍵值對」的順序是其插入次序,或者是最近最少使用 (LRU) 的次序。只比HashMap 慢一點。而在迭代訪問時發而更快,由於它使用鏈表維護內部次序。

       WeakHashMap 類:弱鍵( weak key ) Map 是一種改進的 HashMap ,它是爲解決特殊問題設計的,對 key 實行 「 弱引用 」 ,若是一個 key 再也不被外部所引用(沒有 map 以外的引用),那麼該 key 能夠被垃圾收集器 (GC) 回收。

 

TreeMap 

基於紅黑樹數據結構的實現。查看「鍵」或「鍵值對」時,它們會被排序 ( 次序由 Comparabel 或 Comparator 決定 ) 。 TreeMap 的特色在於,你獲得的結果是通過排序的。 TreeMap 是惟一的帶有 subMap() 方法的 Map ,它能夠返回一個子樹。 
 

IdentifyHashMap 

使用 == 代替 equals() 對「鍵」做比較的 hash map 。專爲解決特殊問題而設計。


總結

Collection 是對象集合, Collection 有兩個子接口 List 和 Set

List 能夠經過下標 (1,2..) 來取得值,值能夠重複

而 Set 只能經過遊標來取值,而且值是不能重複的

ArrayList , Vector , LinkedList 是 List 的實現類

ArrayList 是線程不安全的, Vector 是線程安全的,這兩個類底層都是由數組實現的

LinkedList 是線程不安全的,底層是由鏈表實現的   
 

Map 是鍵值對集合

HashTable 和 HashMap 是 Map 的實現類   
HashTable 是線程安全的,不能存儲 null 值   
HashMap 不是線程安全的,能夠存儲 null 值  

      若是涉及到堆棧,隊列等操做,應該考慮用List,對於須要快速插入,刪除元素,應該使用LinkedList,若是須要快速隨機訪問元素,應該使用ArrayList。   若是程序在單線程環境中,或者訪問僅僅在一個線程中進行,考慮非同步的類,其效率較高,若是多個線程可能同時操做一個類,應該使用同步的類。   要特別注意對哈希表的操做,做爲key的對象要正確複寫equals和hashCode方法。   儘可能返回接口而非實際的類型,如返回List而非ArrayList,這樣若是之後須要將ArrayList換成LinkedList時,客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。

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