Java集合类总结 | Laqudee.Z

第一部分

集合是Java存放对象的容器，存放在java.util包下，下图是Java集合类的继承与实现关系：

Collection

解释：

Collection接口是集合类的接口，List、Set、Queue的父接口。
- Set中不能包含重复的元素；
- List是一个有序的集合可以包含重复的元素，提供了按索引访问的方式。
Map是java.util包中的另一个接口，和Collection接口没有关系，相互独立。都属于集合类。
- Map包含了key-value对。
- Map不能包含重复的key，可以包含相同的value。
Iterator（迭代器），所有的集合类都实现了Iterator接口，这是一个用于遍历集合中元素的接口，主要包含三种方法：
- 1、hasNext()：是否还有下一个元素；
- 2、next()：返回下一个元素；
- 3、remove():删除当前元素

重要的类和接口介绍：

1、List（有序、可重复）
- List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。
- 在向list集合中插入或删除数据时，会有后面数据的移动，所以插入删除数据速度慢。
- 1.1 ArrayList和LinkedList
  - 在用法上区别不大，功能上有差别。LinkedList经常用在增删操作较多而查询操作很少的情况，ArrayList相反。
2、Set（无序、不能重复）
- Set理存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只能简单地把对象加入集合中。
3、Map（键值对、键唯一、值不唯一）
- Map集合中存储的是键值对，键不能重复，值可以重复。
- 根据键得到值，对map集合遍历时先得到键的set集合，对set集合进行遍历，得到相应的值。
- 3.1 Map的实现类：HashMap、HashTable、LinkedHashMap和TreeMap
- 3.2 HashMap
  - 根据键的HashCode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度；
  - 遍历时，取得数据的顺序完全是随机的；
  - 因为键对象不可以重复，所以HashMap最多只允许一条记录的键为Null，允许多条记录的值为null，是非同步的。
- 3.3 HashTable
  - 和HashMap类似，是HashMap的线程安全版，它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable，因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢，他继承自Dictionary（字典）类，不同的是它不允许记录的键或者值为null，同时效率较低。
- 3.4 ConcurrentHashMap
  - 线程安全，并且锁分离。ConcurrentHashMap内部使用段（Segment）来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的hashtable，它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。
- 3.5 LinkedHashMap
  - LinkedJHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，在遍历时会比hashMap慢，有HashMap的全部特性。
- 3.6 TreeMap
  - TreeMap实现了SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排列（自然顺序）也就是指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。不允许key值为空，非同步。

集合表结构

4、集合类的Iterator遍历：

Iterator it = arr.iterator();
while(it.hasNext()){
    object o = it.next();
    ...
}

5、Map的遍历
- 第一种：KeySet()
  - 将Map中所有的键存入到set集合中，因为set具备Iterator，所以迭代方式取出所有的键，再根据get方法。获取每一个键对应的值。keySet()：迭代后只能通过get()取key。
  - 取到的结果会乱序，是因为取得数据行主键的时候，使用了HashMap.keySet()方法，而这个方法返回的Set结果，里面的数据是乱序排放的。

典型用法：
Map map = new HashMap();
map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");

//先获取map集合的所有键的set集合，keyset()
Iterator it = map.keySet().iterator(); //获取迭代器

while(it.hasNext()){
    Object key = it.next();

    System.out.println(map.get(key));
}

第二种：entrySet()
- Set> entrySet() //返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。（一个关系就是一个键-值对），就是把(key-value)作为一个整体一对一对地存放到Set集合当中的。
- Map.Entry表示映射关系。entrySet()：迭代后可以e.getKey()，e.getValue()两种方法来取key和value。返回的是Entry接口。

//典型用法
Map map = new HashMap();

map.put("key1","lisi1");
map.put("key2","lisi2");
map.put("key3","lisi3");
map.put("key4","lisi4");

//先获取map集合的所有键的set集合，keyset()
Iterator it = map.keySet().iterator(); //获取迭代器

while(it.hasNext()){
    Entry e = (Entry)it.next();

    System.out.println("键" + e.getKey() + "的值是：" + e.getValue());
}

entrySet()方法的效率更高一些！

对于keySet其实是遍历了2次，一次是转为iterator，一次就是从HashMap中取出key所对于的value。而entryset只是遍历了第一次，它把key和value都放到了entry中，所以快了。两种遍历的遍历时间相差还是很明显的。

主要实现类区别总结：

vector和ArrayList
- 1、vector是线程同步的，也是线程安全的；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，如果频繁的访问数据，这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动，这个时候就应该考虑到使用linkedlist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
- 4、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。
arrayList和linkedList
- 1、arraylist是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList实现了基于链表的数据结构。
- 2、对于随机访问get和set，ArrayList觉得优先于Linked List，因为LinkedList要移动指针。
- 3、对于新增和删除操作add和remove，LinedList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。
HashMap和TreeMap
- 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。
- 两个map中的元素一样，但顺序不一样，导致hashCode()不一样。
- 同样做测试：
  - 在HashMap中，同样的值的map,顺序不同，equals时，false;
  - 而在treeMap中，同样的值的map,顺序不同,equals时，true，说明，treeMap在equals()时是整理了顺序了的。
HashTable和HashMap
- 1、同步性：Hashtable是线程安全的，也就是同步，而HashMap是线程不安全的，不是同步的。
- 2、HashMap允许存在一个为null的key，多个为null的value 。
- 3、hashtable的key和value都不允许为null。

Java集合类图

整理出如下信息：

集合详解

HashSet

是Set接口的一个子类；
主要特点：

里面不能存放重复元素，元素的插入和输出顺序不一致
采用散列的存储方法，所以没有顺序
代码实例：

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetTest {

    public static void main(String[] args) {

        Set set = new HashSet();

        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("d");
        set.add("f");
        //插入重复元素，测试set是否可以存放重复元素
        set.add("a");
        set.add(null);
        //插入重复null，看结果是否可以存放两个null
        set.add(null);

        Iterator iter = set.iterator();

        System.out.println("输出的排列顺序为：");

        while (iter.hasNext()){

            System.out.println( iter.next());
        }

    }
}

HashSet存放的值无序切不能重复，可以存放null，但只能存放一个null值.

HashSet继承AbstractSet，有两个重要的方法，其中HashCode()和equals()方法，当对象被存储到HashSet当中时，会调用HashCode()方法，获取对象的存储位置。

HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值相等。

LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的一个子类
只是HashSet底层用的HashMap，而LinkedHashSet底层用的LinkedHashMap

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetTest{
    public static void main(String[] args){
        Set set = new LinkedHashSet();

        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("d");
        set.add("e");

        System.out.println("LinkedHashSet存储值的排序为： ");

        for(Iterator it = set.iterator();it.hasNext();){
            System.out.println(it.next());
        }        
    }
}
// 此时，LinkedHashSet中的元素时候有序的

SortSet（接口）

学习源泉open in new window

sortSet是一个接口，里面（只有TreeSet这个实现可用）的元素一定是有序的。
保证迭代器按照元素递增顺序遍历的集合。可以按照元素的自然顺序（参见 Comparable）进行排序，或者按照创建有序集合时提供的 Comparator进行排序。

//源代码：
public interface SortedSet<E> extends Set<E> {

        
    //返回与此有序集合关联的比较器，如果使用元素的自然顺序，则返回 null。

    Comparator<? super E> comparator();

        
    //返回此有序集合的部分元素，元素范围从 fromElement（包括）到 toElement（不包括）。

    SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement);

        
    //用一个SortedSet, 返回此有序集合中小于end的所有元素。

    SortedSet<E> headSet(E toElement);

    
    //返回此有序集合的部分元素，其元素大于或等于 fromElement。

    SortedSet<E> tailSet(E fromElement);
        
    //返回此有序集合中当前第一个（最小的）元素。

    E first();
        

    //返回此有序集合中最后一个（最大的）元素

    E last();

}

TreeSet

TreeSet类实现Set接口，该接口由TreeMap实例支持，此类保证排序后的set按照升序排列元素，根据使用的构造方法不同，可能会按照元素的自然顺序进行排序（参见 Comparable或按照在创建 set 时所提供的比较器进行排序）。
Set接口根据equals操作进行定义，但TreeSet实例将使用compareTo（或compare）方法执行所有的键比较。

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest{

    static class Person{
        int id;
        String name;
        int age;

        public Person(int id, String name, int age){
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String toString(){
            return "id:" + this.id + " " + "name:" + this.name + " " + "age:" + this.age;
        }

    }

    static class MyComparator implements Comparator<Person>{
        @Override
        public int compare(Person p1, Person p2){
            if(p1 == p2){
                return 0;
            }
            if(p1 !=null && p2 == null){
                return 1;
            }
            else if(p1 == null && p2 !=null){
                return -1;
            }
            if(p1.id > p2.id){
                return 1;

            }else if(p1.id < p2.id){
                return -1;

            }
            
            return 0;
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        MyComparator myComparator = new MyComparator();

        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<>(myComparator);

        treeSet.add(new Person(3,"张三",20));
        treeSet.add(new Person(2,"王二",22));
        treeSet.add(new Person(1,"赵一",18));
        treeSet.add(new Person(4,"李四",29));

        //增加null空对象
        treeSet.add(null);

        System.out.println("TreeSet的排序是：");

        for (Person p : treeSet){
            if(p == null){
                System.out.println(p);
            }else {
                System.out.println(p.toString());
            }
        }

    }
}

实例用TreeSet保存对象引用，并且实现Comparator中compare方法进行比较和排序。
输出：

表明TreeSet是可以按照自定义方法中的比较进行排序的，且可以有空值。

Vector

Vector 类也是基于数组实现的队列，代码与ArrayList非常相似。
线程安全，执行效率低。
动态数组的增长系数
由于效率低，并且线程安全也是相对的，因此不推荐使用vector

Stack

继承自vector类，栈
主要的方法：
- empty ， boolean ，判空
- peek ， E ，返回栈顶元素
- pop ， E ，出栈
- push ， E ，入栈
- search， E ，返回最靠近顶端的目标元素到顶端的距离

import java.util.Stack;

public class StackTest {

    static class Person{

        int id;
        String name;
        int age;

        public Person(int id, String name, int age){
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.age = age;

        }

        public String toString(){
            return "id:"+ this.id + " " + "name:" + this.name +" " + "age:" + this.age;

        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Stack stack = new Stack();

        stack.push(new Person(1,"赵一",18));
        stack.push(new Person(2,"王二",19));
        stack.push(new Person(3,"张三",20));
        stack.push(new Person(4,"李四",21));

        System.out.println("栈顶元素是:(" + stack.peek() + ")");

        System.out.println("目标元素离栈顶多少距离:" + stack.search(stack.get(0)));

        System.out.println("栈元素从栈顶到栈底的排序是:");

        //此处先用size保存是因为pop时，size会减1，
        // 如果直接stack.size放在循环中比较，只能打印一半对象
        int size = stack.size();

        for (int i = 0; i < size ; i++) {

            Person p = (Person) stack.pop();

            System.out.println(p.toString());

        }

    }

}

HashMap

数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；

而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。

哈希表结合了两者的优点。

哈希表有多种不同的实现方法，可以理解将此理解为“链表的数组”

# 第一部分

# 重要的类和接口介绍：

# 主要实现类区别总结：

# Java集合类图

# 集合详解

# HashSet

# LinkedHashSet

# SortSet（接口）

# TreeSet

# Vector

# Stack

# HashMap