java容器集合类

Posted 2020-09-01

容器就是容纳物品，放置物品的东西，对Java来说，一切皆是对象，他的容器就是能保存java的对象的类。由于数据容器中存放了我们随时可能需要使用到的对象引用，所以一般的数据容器要都要能能提供方便的查询、遍历、修改等基本接口功能。

早期的OOP语言都通过数组的方式来实现对引用集的集中管理和维护。但是数组方式下，数组大小需要提前被确定，并不允许修改大小，导致其作为一种灵活的数据容器的能力的功能大为下降。

为了方便的利用数据容器进行引用的管理,Java中提供了丰富的数据容器以满足程序员多样化的需求。

 

java容器是javaAPI所提供的一系列类的实例，用于在程序中存放对象，主要位于Java.util包中，其长度不受限制，类型不受限制，你在存放String类的时候依然能够存放Integer类，两者不会冲突。

 

Collection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。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

List接口

       List是有序的Collection（线型存储），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，也就是说它是有顺序的，类似于Java的数组。和Set不同，List允许有相同的元素。J2SDK所提供的List容器类有ArrayList、LinkedList等。

和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。 

　　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。

LinkedList类 

　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部，内部是双向链表实现。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没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。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(...));

ArrayList类 

　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。 

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。 

　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

 

Set接口 

　　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。 最常用的就是测试归属性，查找。

　　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。 

 Set容器类主要有HashSet（按照哈希算法存取容器中的对象）和TreeSet（对容器中的对象进行排序）等。

 

Map接口 

　　请注意，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。

put方法向容器加入元素，get方法检索与键对象对应的值对象。

 

总结：

此处介绍最为常用的四个容器：

LinkedList ：其数据结构采用的是链表，此种结构的优势是删除和添加的效率很高，但随机访问元素时效率较ArrayList类低。

ArrayList：其数据结构采用的是线性表，此种结构的优势是访问和查询十分方便，但添加和删除的时候效率很低。

HashSet: Set类不允许其中存在重复的元素（集），无法添加一个重复的元素（Set中已经存在）。HashSet利用Hash函数进行了查询效率上的优化，其contain（）方法经常被使用，以用于判断相关元素是否已经被添加过。

HashMap: 提供了key-value的键值对数据存储机制，可以十分方便的通过键值查找相应的元素，而且通过Hash散列机制，查找十分的方便。

 

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。 

　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。