2021-02-25 集合框架

集合框架

Java集合类主要由两个根接口Collection和Map派生出来的,Collection派生出了三个子接口:List、Set、Queue(java1.5)。

因此Java集合大致也可分成List、Set、Queue、Map四种接口体系

Collection
:List、Set、Queue

1,List:

特点:List集合代表一个有序、可重复集合,集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合默认按照元素的添加顺序设置元素的索引,可以通过索引(类似数组的下标)来访问指定位置的集合元素。

实现List接口的集合主要有:ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。

在这里我们讨论几个常用的实现的集合
1)ArrayList
ArrayList是一个动态数组,他是非线程安全的,它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null,可重复。每一个ArrayList都有一个初始容量(10),该容量代表了数组的大小。随着容器中的元素不断增加,容器的大小也会随着增加。在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查,当快溢出时,就会进行扩容操作。所以如果我们明确所插入元素的多少,最好指定一个初始容量值,避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。

2)Vector
与ArrayList相似,但是Vector是同步的。所以说Vector是线程安全的动态数组。它的操作与ArrayList几乎一样。

3)LinkedList

LinkedList是List接口的一个实现,LinkedList还实现了Deque接口,可以当作双端队列来使用,也就是说,既可以当作“栈”使用,又可以当作队列使用。
LinkedList内部以链表的形式保存集合中的元素,所以随机访问集合中的元素性能较差,但在插入删除元素时有较好的性能。


2. Set集合

1)HashSet类

HashSet是按照hash算法来存储元素的,因此具有很好的存取和查找性能。
特点:

1,不能保证元素的顺序。

2,HashSet不是线程同步的,如果多线程操作HashSet集合,则应通过代码来保证其同步。

3,集合元素值可以是null。

存储原理:

当向HashSet集合存储一个元素时,HashSet会调用该对象的hashCode()方法得到其hashCode值,然后根据hashCode值决定该对象的存储位置。HashSet集合判断两个元素相等的标准是
(1)两个对象通过equals()方法比较返回true;
(2)两个对象的hashCode()方法返回值相等。
因此,如果(1)和(2)有一个不满足条件,则认为这两个对象不相等,可以添加成功。如果两个对象的hashCode()方法返回值相等,但是两个对象通过equals()方法比较返回false,HashSet会以链式结构将两个对象保存在同一位置,这将导致性能下降,因此在编码时应避免出现这种情况。

查找原理:

基于HashSet以上的存储原理,在查找元素时,HashSet先计算元素的HashCode值(也就是调用对象的hashCode方法的返回值),然后直接到hashCode值对应的位置去取出元素即可,这就是HashSet速度很快的原因。

2)TreeSet类

TreeSet时SortedSet接口的实现类,TreeSet可以保证元素处于排序状态,它采用红黑树的数据结构来存储集合元素。TreeSet支持两种排序方法:自然排序和定制排序,默认采用自然排序。

♦ 自然排序

TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素的大小关系,然后将元素按照升序排列,这就是自然排序。

♦ 定制排序

想要实现定制排序,需要在创建TreeSet集合对象时,提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联,由Comparator对象负责集合元素的排序逻辑。

Map接口

Map接口采用键值对Map<K,V>的存储方式,一组值用于保存Map里的key,另外一组值用于保存Map里的value。key值不允许重复,可以为null。

1)HashMap与Hashtable

HashMap与Hashtable是Map接口的两个典型实现,它们之间的关系完全类似于ArrayList与Vertor。HashTable是一个古老的Map实现类,它提供的方法比较繁琐,目前基本不用了,HashMap与Hashtable主要存在以下两个典型区别:

♦ HashMap是线程不安全,HashTable是线程安全的。

♦ HashMap可以使用null值最为key或value;Hashtable不允许使用null值作为key和value,如果把null放进HashTable中,将会发生空指针异常。

3)TreeMap实现类

TreeMap是SortedMap的实现类,是一个红黑树的数据结构,每个key-value对作为红黑树的一个节点。TreeMap存储key-value对时,需要根据key对节点进行排序。TreeMap也有两种排序方式:

♦ 自然排序:TreeMap的所有key必须实现Comparable接口,而且所有的key应该是同一个类的对象,否则会抛出ClassCastException。

♦ 定制排序:创建TreeMap时,传入一个Comparator对象,该对象负责对TreeMap中的所有key进行排序。

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