Java基础之Colloction

时间：2019-06-14 00:14:38 收藏：0 阅读：118

0 引言

　　以下是介绍Java有关集合类，以及对应每个类的用途，同时进行比较集合类的不同特点来让我们深入了解。

1 Collction接口

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。
如何遍历Collction中的每一个元素？使用迭代器iterator，参考下面代码

1 Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
2 while(it.hasNext()) {
3      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
4 }

View Code

1.1 List接口

List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个 ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

1.1.1 LinkList类

LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
注意LinkedList没有同步性。如果多个线程同时访问一个LinkedList，则必须自己实现访问同步。另一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

1.1.2 ArrayList类

ArrayList实现了大小可变的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步性。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

1.1.3 Vector类

　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和 ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了 Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出 ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

1.1.4 Stack类

　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Vector、ArrayList和LinkedList比较

Vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而ArrayList和LinkedList是非线程安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用ArrayList和LinkedList效率比较高。
ArrayList和Vector是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，Vector增长率为目前数组长度的100%，而ArrayList增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势；反之，用ArrayList有优势。
如果查找一个指定位置的数据，Vector和ArrayList使用的时间是相同的，花费时间为O(1)，而LinkedList需要遍历查找，花费时间为O(i)，效率不如前两者。
而如果移动、删除一个指定位置的数据花费的时间为0(n-i)n为总长度，这个时候就应该考虑使用LinkedList,因为它移动一个指定位置的数据所花费的时间为0(1)。
对于在指定位置插入数据，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

1.2 Set类

Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。

1.3 Map类

　　Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。

　　Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

1.3.1 Hastable类

Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object。
Hashtable是同步的，线程安全的。

1.3.2 HashMap类

　　HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

2 总结

如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List；对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList；如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高；如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
使用Map时，查找、更新、删除、新增最好使用HashMap或HashTable；对Map进行自然顺序或自定义键顺序遍历时，最好使用TreeMap;
尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。
ArrayList/LinkedList、Hashet/LinkedHashSet是线程不安全的。可以使用synchronized关键字。
LinkedList对首部和尾部的插入都支持，但继承自Collection接口的add()方法是在尾部进行插入。

3 面试的几个问题

1.Q:ArrayList和Vector有什么区别？HashMap和HashTable有什么区别？

A:Vector和HashTable是线程同步的（synchronized），即线程安全的。性能上，ArrayList和HashMap分别比Vector和Hashtable要好。

2.Q:大致讲解java集合的体系结构
A:List、Set、Map是这个集合体系中最主要的三个接口。
其中List和Set继承自Collection接口。
Set不允许元素重复。HashSet和TreeSet是两个主要的实现类。
List有序且允许元素重复。ArrayList、LinkedList和Vector是三个主要的实现类。
Map也属于集合系统，但和Collection接口不同。Map是key对value的映射集合，其中key列就是一个集合。key不能重复，但是value可以重复。HashMap、TreeMap和Hashtable是三个主要的实现类。
SortedSet和SortedMap接口对元素按指定规则排序，SortedMap是对key列进行排序。

3.Q：Comparable和Comparator区别
A:调用java.util.Collections.sort(List list)方法来进行排序的时候，List内的Object都必须实现了Comparable接口。
java.util.Collections.sort(List list，Comparator c)，可以临时声明一个Comparator 来实现排序。

原文：https://www.cnblogs.com/huanghzm/p/11019994.html