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

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

├ HashSet

│ 　 └ LinkedHashSet
└ TreeSet

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
　　　　}

      由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。

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。 
 

HashSet 類

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

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。

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 類

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 類

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。