java之集合概述

Posted 2020-08-10

集合也称容器：从大的类别分成两类：Collection和Map，也即：单列和双列列表。

java编程思想中一张图说明该体系的整体结构：其中黑色着重的类是经常使用的类。

1 Collection

Collection:作为单列集合的根接口。该类集合的继承体系如下：

Collection分为两大类：List和Set

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1）List:

特点：有序的 collection（也称为序列）；列表通常允许重复的元素。

      List 接口提供了特殊的迭代器，称为 ListIterator，除了允许 Iterator 接口提供的正常操作外，该迭代器还允许元素插入和替换，以及双向访问。

常用子类实现：Vector/ArrayList/LinkedList

三者之间的区别：

　　ArrayList：底层结构是数组，查询快，增删慢，实现是不同步的，线程不安全，效率高。

　　LinkedList：底层是链表，查询慢，增删快，实现不同步，线程不安全，效率高。

　　Vector：底层数据结构是数组，查询快，增删慢，实现同步，线程安全，效率低（即使是线程安全的也不怎么使用，因为Collections集合工具类提供方法可使线程不安全的集合实现线程安全，此类经常由ArrayList集合取代）

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2）Set:

特点：无序，列表中不允许重复的元素（无序：是指存储集合和从集合中取出的顺序是不一致的）

常用子类实现：HashSet和TreeSet

HashSet:

  特点：

　　底层实现不是同步的，线程不安全。
　　通过查看源码：HashMap底层就是HashMap（即底层数据结构是哈希表），只是进行了包装。
　　而哈希表结构底层依赖于hashCode()和equals()方法保证元素的唯一性。

  实现唯一性：

　　对于基本包装类型：基本类型对象的包装类已经实现了equals()和hashCode()方法，故可以保证元素的唯一性。

　　String类：重写了equals()和hashCode()方法，也可以保证唯一性。

　　自定义类：需要重写Object类中equals()方法和hashCode()方法

  其常用子类：
     LinkedHashSet：

　　特点：具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。此实现非同步。

　　　　　此实现与 HashSet 的不同之外在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。

　　　　   此链接列表定义了迭代顺序，即按照将元素插入到 set 中的顺序（插入顺序）进行迭代。

　　　　   其数据结构是哈希表和链表结合，既保证唯一性同时又可以有序。（哈希表保证元素唯一性；链表保证有序）
　　　　   再次强调这里的有序是存取的顺序一致。。。。

 

TreeSet:

   特点：

　　底层实现是非同步的，线程不安全。

　　查看源码，其底层是包装了TreeMap集合，数据结构是红黑树即平衡二叉树。

　　而平衡二叉树的特点：能够对元素进行排序，排序方式：自然排序和比较器排序

　　此处的排序（存储元素的位置排序）是和上面讲的有序（插入和取出的顺序一致）不是一个概念。

   实现排序：

      自然排序：在创建集合时，使用不带比较器的构造函数，一般使用无参构造。

　　     对于自定义存储元素对象，要想实现自然排序，应该实现Comparable<T>接口，实现其唯一的方法：int compareTo(T o)。

　　　   而对于基本类型装箱对象（比如Integer/Character等），因为其本身已经实现了该接口，所以直接可以使用就能实现自然排序。

　　     String类：其已经实现了Comparable接口，也实现了其compareTo方法，故可以直接存取，即可实现自然排序。

　　比较器排序：如果要使用比较器排序，需要使用带参构造，往构造函数中传入一个比较器Comparator子类对象。一般有两种方式：

　　　　内部类方式：在创建集合对象时，使用内部类实现一个比较器对象，后面会有实例。

　　　　外部类方式：新建一个类，实现Comparator<T>接口，并且实现其中的方法：int compare(T  o1,T  o2)，在创建集合之前创建这个类的实例，传入集合带参构造。

Colllection集合的遍历一般有三种方式：

　　1）迭代器

　　2）增强for

　　3）普通for

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2 Map

特点：

　　存放键值对，依赖于键

　　一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值（键唯一，值可重复）

　  其实现子类有的允许null键和null值，有的不允许null键和null值

常用子类：

　　HashMap  TreeMap   LinkedHashMap    ConcurrentHashMap（比较流行在多线程）    Hashtable(已经不怎么用了)

HashMap: 集数组和链表（即哈希表）的一种集合，底层实现依赖于key的hashcode()以及key的equals()方法
　　　　　　插入一个键值也即一个Entry，首先计算h=h(key.hashcode())即key的hashcode的散列函数，然后根据h值在数组中找到对应的索引。
　　　　     如果该位置已经有元素，则需要和该索引处的链表的每一个元素进行比较。

Hashtable: 

　　　　　出现在JDK1.0，早于集合，后被修改实现Map接口正式加入集合。

　　　　   此类实现了哈希表，底层实现是同步的，故线程安全，不过效率低。

　　　　　已经有HashMap取代，一般不用。

ConcurrentHashMap：

　　　　  位于java.util.concurrent包下，很明显用于多线程。

　　　　  虽然该类也是同步的，但是其锁的密度和哈希表不同，其效率比哈希表高，当然和HashMap相比效率有所下降，但是在高并发情况下，其保证了安全性。

　　　　  其底层同步源码实现也是其一大亮点。

HashMap和Hashtable的区别：
　　HashMap用来替代Hashtable。除了下面两点不同，其余差不多
　　1）Hashtable是同步的，线程安全，效率低。而HashMap线程不安全，效率高。
　　2）HashMap允许null键和null值，而Hashtable不允许null键和null值

遍历方式：

　　由键找值：

　　　　1）获取键的集合：Set<T>  keySet()

　　　　2)遍历该键的Set集合，根据键查找对应的值：V  get(Object  K)

　　获取键值对集合：

　　　　1)获取键值对Set集合：Set<Map.Entry<K,V>>  entrySet()

　　　　2)遍历该Set集合：其元素类型是 Map.Entry<K,V> ，集合中的每一个元素类型都是Map.Entry<K,V>。

　　　　3）根据这个类中的：K  getKey()  和  V  getValue()方法分别获取键和对应的值。

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