你必須知道的幾種java容器（集合類） - goody9807－IT工程師數位筆記本

文章出處

一、基本概念

Java容器類類庫的用途是“持有對象”，并將其劃分為兩個不同的概念：

１）Collection：一個獨立元素的序列，這些元素都服從一條或者多條規則。 List必須按照插入的順序保存元素，而set不能有重復的元素。Queue按照排隊規則來確定對象產生的順序（通常與它們被插入的順序相同）。
2）Map：一組成對的“鍵值對”對象，允許你使用鍵來查找值。

注： 1、java.util.Collection 是一個集合接口。它提供了對集合對象進行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 類庫中有很多具體的實現。Collection接口的意義是為各種具體的集合提供了最大化的統一操作方式。
　　2、java.util.Collections 是一個包裝類。它包含有各種有關集合操作的靜態多態方法。此類不能實例化，就像一個工具類，服務于Java的Collection框架。

二、Collection集合接口

　　Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。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。　　

主要方法:
boolean add(Object o)添加對象到集合
boolean remove(Object o)刪除指定的對象
int size()返回當前集合中元素的數量
boolean contains(Object o)查找集合中是否有指定的對象
boolean isEmpty()判斷集合是否為空
Iterator iterator()返回一個迭代器
boolean containsAll(Collection c)查找集合中是否有集合c中的元素
boolean addAll(Collection c)將集合c中所有的元素添加給該集合
void clear()刪除集合中所有元素
void removeAll(Collection c)從集合中刪除c集合中也有的元素
void retainAll(Collection c)從集合中刪除集合c中不包含的元素

1、List接口

　　List是有序的Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置。用戶能夠使用索引（元素在List中的位置，類似于數組下標）來訪問List中的元素，這類似于Java的數組。
　　實現List接口的常用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

　　1）LinkedList類
　　LinkedList實現了List接口，允許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。

注意:LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List：List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

　　2) ArrayList類
　　ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。size，isEmpty，get，set方法運行時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間為線性。每個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用于存儲元素的數組的大小。這個容量可隨著不斷添加新元素而自動增加，但是增長算法并沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。

和LinkedList一樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。一般情況下使用這兩個就可以了，因為非同步，所以效率比較高。
如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對于需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。

　　3）Vector類
　　Vector非常類似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector創建的Iterator，雖然和ArrayList創建的 Iterator是同一接口，但是，因為Vector是同步的，當一個 Iterator被創建而且正在被使用，另一個線程改變了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，因此必須捕獲該異常。

　　4）Stack 類
　　Stack繼承自Vector，實現一個后進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop方法，還有 peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否為空，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛創建后是空棧。

2、Set接口

　　Set是一種不包含重復的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。 Set的構造函數有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重復的元素。
　　Set容器類主要有HashSet和TreeSet等。
　　
　　1）HashSet類
　　Java.util.HashSet類實現了Java.util.Set接口。
　　-> 它不允許出現重復元素；
　　-> 不保證和政集合中元素的順序
　　->允許包含值為null的元素，但最多只能有一個null元素。

public class TestHashSet
{
    public static void main(String [] args)
    {
       HashSet h=new HashSet();
       h.add("1st");
       h.add("2nd");
       h.add(new Integer(3));
       h.add(new Double(4.0));
       h.add("2nd");            //重復元素，未被添加
       h.add(new Integer(3));      //重復元素，未被添加
       h.add(new Date());
       System.out.println("開始：size="+h.size());
       Iterator it=h.iterator();
       while(it.hasNext())
       {
           Object o=it.next();
           System.out.println(o);
       }

       h.remove("2nd");
       System.out.println("移除元素后：size="+h.size());
       System.out.println(h);
    }
}

　　2）TreeSet
　　TreeSet描述的是Set的一種變體——可以實現排序等功能的集合，它在講對象元素添加到集合中時會自動按照某種比較規則將其插入到有序的對象序列中，并保證該集合元素組成的讀uixiangxulie時刻按照“升序”排列。

public class TestTreeSet
{
    public static void main(String [] args)
    {
       TreeSet ts=new TreeSet();
       ts.add("orange");
       ts.add("apple");
       ts.add("banana");
       ts.add("grape");

       Iterator it=ts.iterator();
       while(it.hasNext())
       {
           String fruit=(String)it.next();
           System.out.println(fruit);
       }
    }
}

三、Map集合接口

　　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的內容可以被當作一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。

主要方法:
boolean equals(Object o)比較對象
boolean remove(Object o)刪除一個對象
put(Object key,Object value)添加key和value
Hashtable類

1、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）的對象都可作為key或者value。**添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷為常數。**Hashtable通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操作。

　　由于作為key的對象將通過計算其散列函數來確定與之對應的value的位置，因此任何作為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，如果你用自定義的類當作key的話，要相當小心，按照散列函數的定義，如果兩個對象相同，即obj1.equals(obj2)=true，則它們的hashCode必須相同，但如果兩個對象不同，則它們的hashCode不一定不同，如果兩個不同對象的hashCode相同，這種現象稱為沖突，沖突會導致操作哈希表的時間開銷增大，所以盡量定義好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。

　　如果相同的對象有不同的hashCode，對哈希表的操作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，只需要牢記一條：要同時復寫equals方法和hashCode方法，而不要只寫其中一個。

２、HashMap類
　　HashMap和Hashtable類似，不同之處在于HashMap是非同步的，并且允許null，即null value和null key，但是將HashMap視為Collection時（values()方法可返回Collection），其迭代子操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得過高，或者load factor過低。　　

－JDK1.0引入了第一個關聯的集合類HashTable，它是線程安全的。 HashTable的所有方法都是同步的。
－JDK2.0引入了HashMap，它提供了一個不同步的基類和一個同步的包裝器synchronizedMap。synchronizedMap被稱為 有條件的線程安全類。
－JDK5.0util.concurrent包中引入對Map線程安全的實現ConcurrentHashMap，比起synchronizedMap，它提供了更高的靈活性。同時進行的讀和寫操作都可以并發地

HashTable和HashMap區別

第一、繼承不同。
　　public class Hashtable extends Dictionary implements Map
　　public class HashMap  extends AbstractMap implements Map
第二、Hashtable 中的方法是同步的，而HashMap中的方法在缺省情況下是非同步的。在多線程并發的環境下，可以直接使用Hashtable，但是要使用HashMap的話就要自己增加同步處理了。
第三、Hashtable中，key和value都不允許出現null值。在HashMap中，null可以作為鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應的值為null。當get()方法返回null值時，即可以表示 HashMap中沒有該鍵，也可以表示該鍵所對應的值為null。因此，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵， 而應該用containsKey()方法來判斷。
第四、兩個遍歷方式的內部實現上不同。Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于歷史原因，Hashtable還使用了Enumeration的方式 。
第五、哈希值的使用不同，HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值。
第六、Hashtable和HashMap它們兩個內部實現方式的數組的初始大小和擴容的方式。HashTable中hash數組默認大小是11，增加的方式是 old*2+1。HashMap中hash數組的默認大小是16，而且一定是2的指數。