​ Java容器类类库的用途是“保存对象”,并将其划分为两个不同的概念:

(1)Collection。一个独立元素的序列,这些元素都服从一条或多条规则。List必须按照插入的顺序保存元素,而Set不能有重复元素。Queue按照排队规则来确定对象产生的顺序。

(2)Map。一组成对的“键值对”对象,允许你使用键来查找值。映射表让我们能够使用一个对象来查找另一个对象,就像“字典”一样。Map是强大的编程工具。

Map接口和Collection接口的不同

  • Map是双列的,Collection是单列的

  • Map的键唯一,Collection的子体系Set是唯一的

  • Map集合的数据结构是针对键有效,跟值无关

  • Collection集合的数据结构是针对元素有效

Java集合汇总-LMLPHP

一, Collection接口

(1). collection接口的成员方法

​增加: boolean add(E e)
​删除: boolean remove(Object o)
​清空: void clear()
​包含: boolean contains(Object o)
​判断为空: boolean isEmpty()
​容量: int size()

​boolean addAll(Collection c)
​boolean removeAll(Collection c)
​boolean containsAll(Collection c)
​boolean retainAll(Collection c)

(2). Object[] toArray()

​把集合转成数组,可以实现集合的遍历.

(3). Iterator iterator()

​迭代器,集合的专用遍历方式.

  • 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator

  • boolean hasNext() 检查是否有下一个元素

  • E next() 获取下一个元素

  • remove() 将迭代器新进返回的元素删除

1, List接口(继承Connection)

  • ArrayList(开发中用的很多)
  1. 底层数据结构是一个自增长的数组,查询快,增删慢.
  2. 线程不安全,效率高.
  • LinkedList
  1. 底层数据结构是链表(存储地址不连续),查询慢,增删快
  2. 线程不安全,效率高
  3. LinkedList类特有功能
    public void addFirst(E e)及addLast(E e)
    public E getFirst()及getLast()
    public E removeFirst()及public E removeLast()
  • Vector
  1. 底层数据结构是也是数组,查询快,增删慢.

  2. 线程安全,效率低.

  3. Vector类特有功能:

    public void addElement(E obj)
    public E elementAt(int index)
    public Enumeration elements()

2, Set接口(继承Connection)

​Set是一个不包含重复元素的 collection。Set中最常被使用的是测试归属性,你可以很容易的查询某个对象是否在其中。正因如此,查找成了set中的重要操作,因此你通常都会选择一个HashSet实现,它专门进行了优化。

​Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像List一样有不同的list。实际上Set就是Collection,只是行为不同。加入Set的元素必须定义equals方法以确保对象的唯一性

  • HashSet:为快速查找而设计的Set。存入HashSet的元素必须定义hashCode()方法,不保证set的迭代顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。
    HashSet如何保证元素唯一性?底层数据结构是哈希表(元素是链表的数组)哈希表依赖于哈希值存储添加功能底层依赖两个方法: int hashCode()
    boolean equals(Object obj)

  • LinkedHashSet:具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。元素也必须定义hashCode()方法

  1. 元素有序唯一
  2. 由链表保证元素有序
  3. 由哈希表保证元素唯一
  • TreeSet:保持次序的set,底层为树结构。使用它可以从set中提取有序的序列。元素必须实现Comparable接口。
  1. 使用元素的自然顺序对元素进行排序
  2. 或者根据创建 set 时提供的 Comparator 进行排序
  3. 具体取决于使用的构造方法。

必须提的一点:TreeSet是如何保证元素的排序和唯一性的?

​底层数据结构是红黑树(红黑树是一种自平衡的二叉树)!

各种set集合性能分析
  • HashSet和TreeSet是Set集合中用得最多的集合。HashSet总是比TreeSet集合性能好,因为HashSet不需要额外维护元素的顺序。
  • LinkedHashSet需要用额外的链表维护元素的插入顺序,因此在插入时性能比HashSet低,但在迭代访问(遍历)时性能更高。因为插入的时候即要计算hashCode又要维护链表,而遍历的时候只需要按链表来访问元素。
  • EnumSet元素是所有Set元素中性能最好的,但是它只能保存Enum类型的元素

3, Queue接口

    Queue队列,它主要分为两大类,一类是阻塞式队列,队列满了以后再插入元素则会抛出异常,主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。另一类则是双端队列,支持在头、尾两端插入和移除元素,主要包括:ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、**LinkedList**。

​Queue用于模拟队列这种数据结构,队列通常是指“先进先出”的容器。队列的头部保存在队列中时间最长的元素,队列的尾部 保存在队列中时间最短的元素。新元素插入到队列的尾部,访问元素操作会返回队列头部的元素。通常,队列不允许随机访问队列中的元素。
Queue接口中定义了如下操作方法:
​void add(Object e): 将指定元素加入此队列的尾部。
​Object element(): 获取队列头部的元素,但是不删除该元素。
​boolean offer(Object e): 将指定元素加入此队列的尾部。当使用有容量限制的队列时,此方法通常比add(Object e)方法更好。
​Object peek(): 获取队列头部的元素,但是不删除该元素。如果此队列为空,则返回null。
​Object poll(): 获取队列头部的元素,并删除该元素。如果此队列为空,则返回null。
​Object remove(): 获取队列头部的元素,并删除该元素。
Queue有两个常用的实现类:LinkedList和PriorityQueue。

LinkedList类 是一个比较奇怪的类,它是List接口的实现类–这意味着它是一个List集合,可以根据索引来随机访问集合中的元素。除此之外,LinkedList还实现了Deque接口,Deque接口是Queue接口的子接口,它代表一个双向队列Deque接口里定义了一些可以双向操作队列的方法。

LinkedListArrayList的实现机制完全不同,ArrayList内部以数组的形式来保存集合中的元素,因此随机访问集合元素上有较好的性能;而LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素,因此随机访问集合元素时性能较差,但在插入、删除元素时性能非常出色(只需改变指针所指的地址即可)。
通常的编程过程中无须理会ArrayList和LinkedList之间的性能差异,只需知道LinkedList集合不仅提供了List的
功能,还额外提供了的双向队列、栈的功能。但在一些性能非常敏感的地方,可能需要慎重选择哪个List实现。

4, Map接口(实现Connection)

Map的思想,映射表(也可以称为关联数组)的基本思想是它维护的键-值(对)关联,因此你可以使用键来查找值。标准的Java类库中包含了Map的集中基本实现类,包括HashMap,TreeMap、LinkedHashMap、WeakHashMap,ConcurrentHashMap、IdentityHashMap。它们都有同样的基本接口Map,但是行为特效各不同,这表现在效率、键值对的保存及呈现次序、对象的保存周期、映射表如何在多线程程序中工作和判定“键”等价的策略等方面。Map接口实现的数量应该可以让你感觉到这种工具的重要性。

Map接口成员方法:

V put(K key,V value)
V remove(Object key)
void clear()
boolean containsKey(Object key)
boolean containsValue(Object value)
boolean isEmpty()
int size()
V get(Object key)
Set keySet()
Collection values()
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
这里提一下Map的遍历方式吧:

方式1:根据键找值
获取所有键的集合
遍历键的集合,获取到每一个键
根据键找值

方式2:根据键值对对象找键和值

           获取所有键值对对象的集合
           遍历键值对对象的集合,获取到每一个键值对对象
           根据键值对对象找键和值
  • HashMap:Map基于散列表的实现(它取代 了Hashtable)。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容器和负载因子,以调整容器的性能。
  • LinkedHashMap:类似于HashMap,但是迭代遍历它时,取得“键值对”的顺序是其插入次序,或者是最近最少使用的(LRU)的次序。只是比HashMap慢一点,而在迭代访问时,反而更快,因为它使用链表维护内部次序。
  • TreeMap:基于红黑树的实现,查看“键”或“键值对”时,它们会被排序(次序由Comparable或Comparator决定)。TreeMap的特点在于所得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一带有subMap()方法的Map,它可以返回一个子树
  • WeakHashMap:弱键(weak key)映射,允许释放映射所指向的对象,这是为解决某类特殊问题而设计的。如果映射之外没有引用指向某个“键”,则此键可以被垃圾回收器回收。
  • ConcurrentHashMap:一种线程安全的Map,它不涉及加同步锁。
  • IdentityHashMap:使用==代替equals()对“键”进行比较的散列映射。专为解决特殊问题而设计的。

既然谈到了HashMap那么就来总结一下与Hashtable的不同,最直观的方法,看其底层实现的源码。

1.它们的家族就不同,虽然都实现了Map接口,但HashMap是继承自AbstractMap,Hashtable继承自古老的Dictionary

2.HashMap是允许key为null的,而Hashtbale是不允许的

3.在Hashtable的源码里,一眼我们就能看到一个关键字 -----**synchronized ,**所以其是线程同步的,HashMap不是线程同步的,所以效率会高上一些,简而言之,HashMap是Hashtable的轻量级实现(非线程安全实现)

​最大的不同是,Hashtable的方法是Synchronize的,而HashMap不是,在多个线程访问Hashtable时,不需要自己为它的方法实现同步,而HashMap 就必须为之提供外同步(Collections.synchronizedMap)。

二、各种集合的异同点

1、Vector和ArrayList

     1,vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而arraylist是线程异步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用arraylist效率比较高。 
     2,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。 
     3,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,都是0(1),这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动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到使用arraylist,因为它移动一个指定位置的数据所花费的时间为0(1),而查询一个指定位置的数据时花费的时间为0(i)。

     ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快!

2、Aarraylist和Linkedlist

     1.ArrayList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。 
     2.对于随机访问get和set,ArrayList绝对优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。 
     3.对于新增和删除操作add和remove,LinkedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。 

这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据。

3、HashMap与TreeMap

     1、 HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。集合框架”提供两种常规的Map实现:HashMap和TreeMap (TreeMap实现SortedMap接口)。

     2、在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。 TreeMap没有这个调优选项,因为该树总处于平衡状态。

4、hashtable与hashmap

     1、历史原因:Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的,HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现 。

     2、同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的 。

     3、值:只有HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value 。

三、对集合的选择

1、对List的选择

     1、对于随机查询与迭代遍历操作,数组比所有的容器都要快。所以在随机访问中一般使用ArrayList

     2、LinkedList使用双向链表对元素的增加和删除提供了非常好的支持,而ArrayList执行增加和删除元素需要进行元素位移。

     3、对于Vector而言,我们一般都是避免使用。

     4、将ArrayList当做首选,毕竟对于集合元素而已我们都是进行遍历,只有当程序的性能因为List的频繁插入和删除而降低时,再考虑LinkedList。

2、对Set的选择

     1、HashSet由于使用HashCode实现,所以在某种程度上来说它的性能永远比TreeSet要好,尤其是进行增加和查找操作。

     3、虽然TreeSet没有HashSet性能好,但是由于它可以维持元素的排序,所以它还是存在用武之地的。

3、对Map的选择

     1、HashMap与HashSet同样,支持快速查询。虽然HashTable速度的速度也不慢,但是在HashMap面前还是稍微慢了些,所以HashMap在查询方面可以取代HashTable。

     2、由于TreeMap需要维持内部元素的顺序,所以它通常要比HashMap和HashTable慢。
10-06 14:29