java的集合框架不得不说

Posted 2020-10-11

      首先看这两类都实现List接口，而List接口一共有三个实现类，分别是ArrayList、Vector和LinkedList。List用于存放多个元素，能够维护元素的次序，并且允许元素的重复。3个具体实现类的相关区别如下：

1. ArrayList是最常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
2. Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。
3. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

     查看Java源代码，发现当数组的大小不够的时候，需要重新建立数组，然后将元素拷贝到新的数组内，ArrayList和Vector的扩展数组的大小不同。

ArrayList中：

1 public boolean add(E e) {
2 
3 ensureCapacity(size + 1); // 增加元素，判断是否能够容纳。不能的话就要新建数组
4  
5 elementData[size++] = e;
6 
7 return true;
8 
9 }
10 
11  public void ensureCapacity(int minCapacity) {
12 
13 modCount++; 
14 
15 int oldCapacity = elementData.length;
16 
17 if (minCapacity > oldCapacity) {
18 
19 Object oldData[] = elementData; // 此行没看出来用处，不知道开发者出于什么考虑
20  
21 int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; // 增加新的数组的大小
22  
23 if (newCapacity < minCapacity)
24 
25 newCapacity = minCapacity;
26 
27 // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
28  
29 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
30 
31 }
32 
33 }
34 
35  

 

 

Vector中：

1 private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
2 
3 int oldCapacity = elementData.length;
4 
5 if (minCapacity > oldCapacity) {
6 
7 Object[] oldData = elementData;
8 
9 int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ?
10 
11 (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2);
12 
13 if (newCapacity < minCapacity) {
14 
15 newCapacity = minCapacity;
16 
17 }
18 
19 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
20 
21 }
22 
23 }
24 
25

 

关于ArrayList和Vector区别如下：

1. ArrayList在内存不够时默认是扩展50% + 1个，Vector是默认扩展1倍。
2. Vector提供indexOf(obj, start)接口，ArrayList没有。
3. Vector属于线程安全级别的，但是大多数情况下不使用Vector，因为线程安全需要更大的系统开销。

 

 总结：

 

1）java集合框架的层次结构

 

2）使用Collection接口定义的公用方法对集合和线性表操作

 

3）使用Iterator接口遍历集合

 

4）使用JDK的增强for循环替代迭代Iterator进行集合遍历

 

5）熟悉Set接口，了解何时及如何使用HashSet，LinkedHashSet或TreeHashSet来存储元素

 

6）使用Comparator接口来比较元素

7）熟悉List接口，了解何时以及如何使用ArrayList或者LinkedList来存储元素
8）区分Vector与ArrayList，并了解如何使用Vector和Stack

9）使用JDK1.5的一般类型来简化程序设计

10）理解Collection和Map的区别，知道何时及如何使用HashMap，LinkedHashMap，TreeHashMap来存储

11）使用Collections类中的静态方法
12）使用Arrays类中的静态方法


以上就是java集合框架的内容，如果你对哪一条不熟悉，说明需要好好的看看。

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java集合架构支持3种类型的集合：规则集（Set），线性表（List），和图（Map），分别定义在Set，List，Map中。Set实例存储一组互不相同的元素（集合），List实例存储一组顺序排列的元素（表），Map存储一组 对象---关键值的映射


总的架构如下，非常重要，包含继承关系，实现的分类，一目了然：

Collection接口：　

 

　　　　　　　Set接口：

 

　　　　　　　　　　　　HashSet具体类

　　　　　　　　　　　　LinkedHashSet具体类

　　　　　　　　　　　　TreeSet具体类

　　　　　　　List接口：　
　　　　　　　　　　　　ArrayList具体类

　　　　　　　　　　　　LinkedList具体类

　　　　　　　　　　　　向量类Vector具体类

　　　　　　　　　　　　Stack具体类


Map接口：
　　　　　　　HashMap类

　　　　　　　LinkedHashMap类

　　　　　　　TreeMap类　　　　　　　　　　　　
　　　　
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1）先来说Collection接口，它是处理对象集合的根接口，提供了一些公用方法，size，Iterator，add，remove什么的

2）Set和List接口都扩展自Collection，Set就是高中数学里所说的集合，不允许重复，无序。List就像一个表，可以重复，元素在表里有顺序的放着。

3）然后来说Set接口的3种实现：

　　HashSet的对象必须实现hashCode方法，javaAPI大多数类实现了hashCode方法。
　　LinkedHashSet实现了对HashSet的扩展，支持规则集内元素的排序，在HashSet中元素是没有顺序的，而在LinkedHashSet中，可以按元素插入集合的顺序进行提取
　　TreeSet保证集中的元素是有序的，有2种方法可以实现对象之间的可比较性：1，添加到TreeSet的对象实现了Comparable接口；2，给规则集的元素指定一个比较器（Comparator）

使用提示：

如果希望按照元素插入集合的顺序进行提取元素，用LinkedHashSet，它的元素按添加的顺序存储

如果没有上述需求，应该用HashSet，它的效率比LinkedHashSet高

LinkedHashSet只是按照添加的的先后顺序在存储时保持顺序，要给集合元素添加顺序属性，需要使用TreeSet（集合元素有排序关系）。


4）再来说List的几种实现

最重要的的当然是ArrayList（不同步）和LinkedList，一个使用数组实现的动态扩展容量的list，一个是链式实现的list。

还有就是Vector（同步）类，它除了包含访问和修改向量的同步方法之外，跟ArrayList一样。

最后就是Stack类，它继承自Vector类，，但一般只作为栈的功能来使用，不要去使用Vector里面的功能


5）Map

Map是映射，跟前面的Set和List有本质的区别。

散列图HashMap，链式散列图LinkedHashMap，树形图TreeHashMap是映射的3种实现，从名字上来说，有了上述Set的3种实现的分析，这个也是类似的。

HashMap：效率高
LikedHashMap：按照添加顺序存储，可以按添加顺序取出
TreeHashMap：排序性

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Collections类和Arrays类：

Collections类（注意不是Collection）：提供了许多静态的方法来管理集合，线性表（大多数是来操作线性表的，比如对线性表复制，排序之类的，参见API）

Arrays类：提供了对数组排序，查找，比较，填充元素的各种静态方法。

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一般类型的使用：

是指在java集合中使用泛型来指定添加元素的类型：

HashMap<K,V>  map  =  new HashMap<K,V>()   其中K，V是两个类类型，表明这里只能填充k，v类型的对象

另外集合中只能添加对象，对于基本数据类型，会自动转型为对应的包装类。

 

集合框架是为表示和操作集合而规定的一种统一的标准的体系结构。任何集合框架都包含三大块内容：对外的接口、接口的实现和对集合运算的算法。

 

java集合框架：

 

1. 什么是框架：类库的集合

 

2.集合框架：用来表示和操作的统一的架构，包含了实现集合的接口与类

 

3.集合：存放数据的容器

 

集合框架包含了两部分：一部分是接口，一部分是类

 

4.为什么会出现接口：因为集合框架中的很多类 功能是相似的【所以用接口来规范类】

 

主要结构图：

 

 

注:在"集合框架"中，接口 Map 和 Collection 在层次结构没有任何亲缘关系，它们是截然不同的。

 

不要简单的认为集合类机会就这些，jdk中集合类有很多这些不过是我们经常用到的而已
Collection、List、Set、Queue和Map都是接口（Interface），不是具体的类实现。

 

一．List[public interface List<E>extends Collection<E>]:

 

A．有序的集合接口，可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。

 

B．与 set 不同，列表通常允许重复的元素。更正式地说，列表通常允许元素e1和元素e2满足e1.equals(e2).并且如果列表本身允许null 元素的话，通常它们允许多个 null 元素。难免有人希望通过在用户尝试插入重复元素时抛出运行时异常的方法来禁止重复的列表

 

C．List 接口在 iterator、add、remove、equals 和 hashCode 方法的协定上加了一些其他约定，更加规范了 Collection 接口中指定的约定。为方便起见，这里也包括了其他继承方法的声明

 

D．List 接口提供了 4 种对列表元素进行定位（索引）访问方法。列表（像 Java 数组一样）是基于 0 的。注意，这些操作可能在和某些实现（例如 LinkedList 类）的索引值成比例的时间内执行。因此，如果调用方不知道实现，那么在列表元素上迭代通常优于用索引遍历列表

 

E. 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。

 

至于 List提供如下方法：

 

 

 

 

List接口实现类很多：

 

AbstractList, AbstractSequentialList, ArrayList, AttributeList, CopyOnWriteArrayList, LinkedList, RoleList, RoleUnresolvedList, Stack, Vector 一般情况下主要用到的是ArrayList，和LinkedList，其他的类并不是说没用 

 

ArrayList

 

ArrayList允许所有元素包括null。ArrayList没有同步

 

理解一：ArrayList 使用一个内置的数组来存储元素，这个数组的起始容量是10.当数组需要增长时，新的容量按如下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着，如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象，那么最终将有很大的空间会被浪费掉，这个浪费是由 ArrayList的工作方式本身造成的。如果没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被重新进行分配以便能够增加新的元素。

 

对数组进行重新分配，将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定容量。我们还可以通过trimToSize方法在 ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。

 

理解二：ArrayList是用数组实现的，它不是真正的链表，在初始化的时候它先对数组设置一个初始容量，当数组空间不够的时候，它会重新构建一个容量更大的数组，然后把先前的元素拷贝进去

 

不管是一还是二暂且不管他存放元素的方式。唯一一点可以确认他使用内置的数组

 

LinkedList 

 

List接口的链接列表实现。实现所有可选的列表操作，并且允许所有元素（包括 null）。除了实现 List 接口外，

 

LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列 (deque)。此类实现 Queue 接口，为 add、poll 等提供先进先出队列操作。其他堆栈和双端队列操作可以根据标准列表操作方便地进行再次强制转换。虽然它们可能比等效列表操作运行稍快，但是将其包括在这里主要是出于方便考虑.