JDK集合框架

Posted 2020-12-05 wuxiaofeng

JDK中的集合框架分为两大类：Collection和Map。Collection以一组Object的形式保存元素，Map以Key-Value对的形式保存元素。

上图列出的类并不完整，只列举了平时比较常用的类。

基本接口和类型

Collection集合

该接口是Set和List的父接口，主要提供了下面的方法：

boolean add(E e)	往集合中添加新元素。添加成功，返回true，否则返回false
Iterator<E> iterator()	返回Iterator对象，这样就可以遍历集合中的所有元素了
boolean contains(Object o)	判断集合中是否包含指定的元素
int size()	取得集合中元素的个数
void clear()	删除集合中的所有元素

 

 

 

 

 

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。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，JavaSDK提供的类都是继承自Collection的子接口，如List和Set。

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。

如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代对象，使用该迭代对象即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代对象
    while(it.hasNext()) {
        Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
    }

Set集合

Set是最简单的集合，集合中的对象不按照特定的方式排序。主要有如下两个实现：HashSet和TreeSet。

HashSet

HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，具有很好的存取性能。当HashSet向集合中加入一个对象时，会调用对象的hashCode()方法获取哈希码，然后根据这个哈希码进一步计算出对象在集合中的存放位置。

TreeSet

TreeSet实现了SortedSet接口，可以对集合中的元素排序。如何排序的内容请参考其他文档，这里不做详述。

List集合

List继承自Collection接口。List是一种有序集合，List中的元素可以根据索引（顺序号：元素在集合中处于的位置信息）进行取得/删除/插入操作。

跟Set集合不同的是，List允许有重复元素。对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，可以同时存在于List集合中。当然，也有List的实现类不允许重复元素的存在。同时，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口对象，和Iterator接口相比，ListIterator添加元素的添加，删除，和设定等方法，还能向前或向后遍历，具体的方法往下看。List接口的实现类主要有ArrayList，LinkedList，Vector，Stack等。

List算法

Collections提供的多数多态方法都适用于List，在这里给出这些算法概览（以后会详谈）：

sort	使用合并排序算法排序List，默认为升序排列
shuffle	使用随机源对指定列表进行置换。（洗牌）
reverse	反转指定列表中元素的顺序
rotate	根据指定的距离轮换指定列表中的元素
swap	交换指定位置上的元素
replaceAll	使用一个值替换列表中出现的所有某一指定值
fill	使用指定元素替换列表中的所有元素
copy	将所有元素从一个列表复制到另一个列表
binarySearch	使用二分搜索法搜索指定列表，以获得指定对象
indexOfSubList	返回指定列表中第一次出现指定目标列表的起始位置；如果没有出现这样的目标，则返回-1
lastIndexOfSubList	返回指定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置；如果没有出现这样的目标，则返回-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ArrayList

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。

主要方法：

public boolean add(E e)	添加元素
public void add(int index, E element)	在指定位置添加元素
public Iterator<E> iterator()	取得Iterator对象便于遍历所有元素
public E get(int index)	根据索引获取指定位置的元素
public E set(int index, E element)	替换掉指定位置的元素

 

 

 

 

 

排序方法：

Collections.sort(java.util.List<T>)	对List的元素进行自然排序
Collections.sort(java.util.List<T>, java.util.Comparator<? super T>)	对List中的元素进行自定义排序

 

 

LinkedList

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。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(...));

Map

• Map是一种把键对象和值对象进行映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象；
• 向Map添加元素时，必须提供键对象和值对象；
• 从Map中检索元素时，只要给出键对象，就可以返回对应的值对象；
• 键对象不能重复，但值对象可以重复；
• Map有两种常见的实现类：HashMap和TreeMap。

V put(K key, V value)	插入元素
V get(Object key)	根据键对象获取值对象
Set<K> keySet()	取得所有键对象集合
Collection<V> values()	取得所有值对象集合
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()	取得Map.Entry对象集合，一个Map.Entry代表一个Map中的元素

 

 

 

 

 

HashMap

HashMap按照哈希算法来存取键对象，有很好的存取性能。和HashSet一样，要求当两个键对象通过equals()方法比较为true时，这两个键对象的hashCode()方法返回的哈希码也一样。

TreeMap

TreeMap实现了SortedMap接口，能对键对象进行排序。同TreeSet一样，TreeMap也支持自然排序和客户化排序两种方式。

 

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。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。