【轉】Java集合框架List，Map，Set等全面介紹

時間 2019-11-19

標籤 java 集合框架 list map set 全面介紹欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

原文網址：http://android.blog.51cto.com/268543/400557java

Java Collections Framework是Java提供的對集合進行定義，操做，和管理的包含一組接口，類的體系結構。

Java集合框架的基本接口/類層次結構：

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]

[I]：接口

[C]：類

Collection接口
Collection是最基本的集合接口，一個Collection表明一組Object的集合，這些Object被稱做Collection的元素。

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
}

根據用途的不一樣，Collection又劃分爲List與Set。

List接口

List繼承自Collection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。

跟Set集合不一樣的是，List容許有重複元素。對於知足e1.equals(e2)條件的e1與e2對象元素，能夠同時存在於List集合中。固然，也有List的實現類不容許重複元素的存在。

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，可是增加算法並沒有定義。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繼承自Collection接口。Set是一種不能包含有重複元素的集合，即對於知足e1.equals(e2)條件的e1與e2對象元素，不能同時存在於同一個Set集合裏，換句話說，Set集合裏任意兩個元素e1和e2都知足e1.equals(e2)==false條件，Set最多有一個null元素。

由於Set的這個制約，在使用Set集合的時候，應該注意：

1，爲Set集合裏的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法。

2，對Set的構造函數，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

此類實現 Set 接口，由哈希表（其實是一個 HashMap 實例）支持。它不保證集合的迭代順序；特別是它不保證該順序恆久不變。此類容許使用 null 元素。

HashSet不是同步的，須要用如下語句來進行S同步轉換：
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

Map接口

Map沒有繼承Collection接口。也就是說Map和Collection是2種不一樣的集合。Collection能夠看做是（value）的集合，而Map能夠看做是（key，value）的集合。

Map接口由Map的內容提供3種類型的集合視圖，一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射關係的集合。

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，如果兩個不一樣對象的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。

Hashtable是同步的。

HashMap類

HashMap和Hashtable相似，不一樣之處在於HashMap是非同步的，而且容許null，即null value和null key。，可是將HashMap視爲Collection時（values()方法可返回Collection），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的初始化容量設得太高，或者load factor太低。

WeakHashMap類

WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行「弱引用」，若是一個key再也不被外部所引用，那麼該key能夠被GC回收。

對集合操做的工具類

Java提供了java.util.Collections，以及java.util.Arrays類簡化對集合的操做

java.util.Collections主要提供一些static方法用來操做或建立Collection，Map等集合。

java.util.Arrays主要提供static方法對數組進行操做。。

總結

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。

在除須要排序時使用TreeSet,TreeMap外,都應使用HashSet,HashMap,由於他們的效率更高。

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。

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。