java集合(List,Set,Map)详细总结
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java集合(List,Set,Map)详细总结相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
集合的由来:
数组是长度是固定的，当添加的元素超过数组的长度时需要对数组重新定义，太麻烦了，java内部给我们提供了集合类，能存储任意对象，长度是可以改变的，随着元素的增加而增加，随着元素的减少而减少。
数组与集合的区别:
数组既可以存储引用数组类型，又可以存储引用数据类型，基本数据类型存储的是值，引用数据类型存储的是地值。 集合只能存储引用数据类型(对象)，集合中也可以存储基本数据类型，但是在存储的时候会自动装箱变成对象。
集合的结构:
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap
Collection接口介绍:
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，Java SDK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子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
1Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子 2 while(it.hasNext()) { 3 Object obj = it.next(); // 得到下一个元素 4 }
迭代器原理:
迭代器是对集合进行遍历,而每一个集合内部的存储结构都是不同的,所以每一个集合存和取都是不一样,那么就需要在每一个类中定义hasNext()和next()方法,这样做是可以的,但是会让整个集合体系过于臃肿,迭代器是将这样的方法向上抽取出接口,然后在每个类的内部,定义自己迭代方式,这样做的好处有二,第一规定了整个集合体系的遍历方式都是hasNext()和next()方法,第二,代码有底层内部实现,使用者不用管怎么实现的,会用即可
List介绍：
List是有序的Collection，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，这类似于Java的数组。
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。
1 //List数据遍历,以及基本操作 2 List list =new ArrayList(); 3 list.add("a"); 4 list.add("b"); 5 list.add("c"); 6 list.add("d"); 7 list.set(2, "a"); //根据索引,往2索引Set一个值 8 System.out.println(list.get(2)); //根据索引获取结果 9 Object remove = list.remove(100); //删除索引,将删除的元素返回 10 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 11 System.out.println(list.get(i)); //获取索引中的值 12 } 13 }
LinkedList介绍：
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(...));
1 //LinkedList的基本使用 2 public static void main(String[] args) { 3 LinkedList list = new LinkedList(); 4 list.addFirst("a"); 5 list.addFirst("b"); 6 list.addFirst("c"); //添加数据先进先出的模式 7 list.addFirst("d"); 8 list.addLast("e"); //往尾部添加数据 9 // System.out.println(list); //查看全部数据 10 System.out.println(list.getFirst()); //查看头部数据 11 System.out.println(list.getLast()); //查看尾部数据 12 System.out.println(list.removeFirst()); //删除头部添加的数据 13 System.out.println(list.removeLast()); //删除尾部添加的数据 14 System.out.println(list.get(1)); 15 System.out.println(list);
ArrayList介绍:
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）。
1 public static void main(String[] args) { 2 ArrayList list=new ArrayList(); 3 list.add(new Student("jy",17)); //数据添加 4 list.add(new Student("jy",17)); 5 list.add(new Student("jj",171)); 6 list.add(new Student("jj",171)); 7 //list.add(5, new Student("jj",171));// 在集合的某一个位置添加对象 8 // list.addAll(2, list2); // 在集合的某一个位置添加一个集合 9 // list.remove(2); //根据索引删除 10 //list.set(2, new Student("jj",171)); //修改 11 //Object[] array = list.toArray(); //转数组 12 //使用迭代器 13 Iterator it=list.iterator(); 14 it=list.iterator(); 15 //遍历集合 16 while (it.hasNext()) { 17 Student type = (Student) it.next(); 18 System.out.println("name:"+ type.getName() + "---> Age:" + type.getAge()); 19 } 20 }
Vector介绍:
Vector 是矢量队列，它是JDK1.0版本添加的类。继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable这些接口。
Vector 继承了AbstractList，实现了List；所以，它是一个队列，支持相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
Vector 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在Vector中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。
Vector 实现了Cloneable接口，即实现clone()函数。它能被克隆。
和ArrayList不同，Vector中的操作是线程安全的。(Vector功能都不及ArrayList与LinkedList好用，了解就好)
1 public static void main(String[] args) { 2 Vector v = new Vector(); 3 v.addElement("1"); 4 v.addElement("11"); 5 v.addElement("111"); 6 v.addElement("1111"); 7 v.addElement("11111"); 8 Enumeration en =v.elements(); //获取枚举，遍历 9 while(en.hasMoreElements()){ //判断集合中是否有元素 10 System.out.println(en.nextElement()); //获取集合中的元素 11 } 12 }
总结:
ArrayList:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程不安全，效率高。
Vector:
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程安全，效率低。
Vector相对ArrayList查询慢(线程安全的)
Vector相对LinkedList增删慢(数组结构)
LinkedList:
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
线程不安全，效率高。
Vector和ArrayList的区别:
Vector是线程安全的,效率低
ArrayList是线程不安全的,效率高
共同点:都是数组实现的
ArrayList和LinkedList的区别:
ArrayList底层是数组结果,查询和修改快
LinkedList底层是链表结构的,增和删比较快,查询和修改比较慢
List有三个儿子，我们到底使用谁呢?
查询多用ArrayList
增删多用LinkedList
如果都多ArrayList
Set介绍:
父接口 Collection
2.特点 唯一 无序（插入顺序跟遍历顺序不一致，没下标）
唯一：Set集合中不允许出现重复的元素，如果向Set集合中存储重复的元素是无效的，但不会报错
无序：Set集合不会维护集合中元素的插入顺序，即不存在下标或索引
3.Set接口中的功能方法 （Set接口中没有自有方法，全部继承自Collection接口）
4.凡是带有下标的方法都不支持
HashSet介绍:
我们使用Set集合都是需要去掉重复元素的, 如果在存储的时候逐个equals()比较, 效率较低,哈希算法提高了去重复的效率, 降低了使用equals()方法的次数
当HashSet调用add()方法存储对象的时候, 先调用对象的hashCode()方法得到一个哈希值, 然后在集合中查找是否有哈希值相同的对象
如果没有哈希值相同的对象就直接存入集合
如果有哈希值相同的对象, 就和哈希值相同的对象逐个进行equals()比较,比较结果为false就存入, true则不存
1 HashSet<String> hs = new HashSet<String>(); //创建HashSet对象 2 boolean b1 = hs.add("a"); 3 boolean b2 = hs.add("a"); //当向set集合中存储重复元素的时候返回为false 4 hs.add("a"); 5 hs.add("b"); 6 hs.add("c"); 7 hs.add("d"); //HashSet的继承体系中有重写toString的方法 8 System.out.println(hs); 9 System.out.println(b1); 10 System.out.println(b2); 11 for (String string : hs) { //只要用迭代器的,就可以使用增强for循环遍历 12 System.out.println(string); 13 } 14 }
LinkedHashSet介绍:
底层是链表实现的,时Set集合唯一一个能保证怎么存就怎么取的集合对象
因为HashSet的子类,所以也是保证元素的唯一的,与HashSet的原理一样
1 public static void main(String[] args) { 2 LinkedHashSet<String> lhs = new LinkedHashSet<String>(); 3 lhs.add("a"); 4 lhs.add("aa"); 5 lhs.add("aaa"); 6 lhs.add("aaa"); 7 lhs.add("a"); 8 System.out.println(lhs); 9 }
TreeSet介绍:
TreeSet存储Integer类型的元素并遍历
当compareTo方法返回()的时候集合中只有一个元素
当compareTo方法返回正数的时候集合回怎么存就怎么取
当compareTo方法返回符数的时候集合回倒序存储
1 public static void main(String[] args) { 2 //按照字符串长度进行排序 3 TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(new ComareByLen()); 4 ts.add("aaa"); //Comparator c = new Comparator(); 5 ts.add("aa"); 6 ts.add("aaaa"); 7 ts.add("aaaaa"); 8 System.out.println(ts); 9 } 10 class ComareByLen implements Comparator<String>{ 11 12 @Override 13 public int compare(String o1, String o2) { 14 int num = o1.length() - o2.length(); //定义一个比较器 15 return num == 0 ? o1.compareTo(o2):num; 16 } 17 18 }
总结：
Set：存取无序，无所索引，不可以重复
HashSet：
底层是哈希算法实现
LinkedHashset：
底层是链表实现的，但是也是可以保证元素唯一，和Hashset原理一样
TreeSet：
底层是二叉树算法实现
一般在开发中的时候不需要对存储元素进行排序，所以开发的时候大多HashSet，HaShSet的效率比较高
TreeSet在面试的时候问的比较多，问你集中排序方式，和集中排序方式的区别
并发修改异常:
1.在遍历一个集合时，如果需要删除一个数据，那么会容易出现并发修改异常
2.谁遍历，就让谁删除(例如在遍历Set的时候不允许删除Set（迭代器是单独一个线程，涉及到数据同步的问题），可以通过迭代器的remove方法来解决)
3.就必须使用原始的迭代器代码
Map介绍:
|--Hashtable：底层是哈希表数据结构，是线程同步的。不可以存储null键，null值。
|--HashMap：底层是哈希表数据结构，是线程不同步的。可以存储null键，null值。替代了Hashtable.
|--TreeMap：底层是二叉树结构，可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。
Map集合存储和Collection有着很大不同：
Collection一次存一个元素；Map一次存一对元素。
Collection是单列集合；Map是双列集合。
Map中的存储的一对元素：一个是键，一个是值，键与值之间有对应(映射)关系。
特点：要保证map集合中键的唯一性。
1，添加。
put(key,value)：当存储的键相同时，新的值会替换老的值，并将老值返回。如果键没有重复，返回null。
void putAll(Map);
2，删除。
void clear()：清空
value remove(key) ：删除指定键。
3，判断。
boolean isEmpty()：
boolean containsKey(key)：是否包含key
boolean containsValue(value) ：是否包含value
4，取出。
int size()：返回长度
value get(key) ：通过指定键获取对应的值。如果返回null，可以判断该键不存在。当然有特殊情况，就是在hashmap集合中，是可以存储null键null值的。
Collection values()：获取map集合中的所有的值。
5，想要获取map中的所有元素：
原理：map中是没有迭代器的，collection具备迭代器，只要将map集合转成Set集合，可以使用迭代器了。之所以转成set，是因为map集合具备着键的唯一性，其实set集合就来自于map，set集合底层其实用的就是map的方法。
★ 把map集合转成set的方法：
Set keySet();
Set entrySet();//取的是键和值的映射关系。
Entry就是Map接口中的内部接口；
为什么要定义在map内部呢？entry是访问键值关系的入口，是map的入口，访问的是map中的键值对。
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取出map集合中所有元素的方式一：keySet()方法。
可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成，再通过get方法对获取到的键进行值的获取。
Set keySet = map.keySet();
Iterator it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Object key = it.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key+":"+value);
}
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取出map集合中所有元素的方式二：entrySet()方法。
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Map.Entry me = (Map.Entry)it.next();
System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue());
}
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使用集合的技巧：
看到Array就是数组结构，有角标，查询速度很快。
看到link就是链表结构：增删速度快，而且有特有方法。addFirst； addLast； removeFirst()； removeLast()； getFirst()；getLast()；
看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到唯一性，就要想到存入到该结构的中的元素必须覆盖hashCode，equals方法。
看到tree就是二叉树，就要想到排序，就想要用到比较。
比较的两种方式：
一个是Comparable：覆盖compareTo方法；
一个是Comparator：覆盖compare方法。
LinkedHashSet，LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致，保证哈希表有序。
集合什么时候用？
当存储的是一个元素时，就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，就使用Map集合。
保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。
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Collections：它的出现给集合操作提供了更多的功能。这个类不需要创建对象，内部提供的都是静态方法。
静态方法：
Collections.sort(list);//list集合进行元素的自然顺序排序。
Collections.sort(list,new ComparatorByLen());//按指定的比较器方法排序。
class ComparatorByLen implements Comparator<String>{
public int compare(String s1,String s2){
int temp = s1.length()-s2.length();
return temp==0?s1.compareTo(s2):temp;
}
}
Collections.max(list); //返回list中字典顺序最大的元素。
int index = Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找，返回角标。
Collections.reverseOrder();//逆向反转排序。
Collections.shuffle(list);//随机对list中的元素进行位置的置换。
将非同步集合转成同步集合的方法：Collections中的 XXX synchronizedXXX(XXX);
List synchronizedList(list);
Map synchronizedMap(map);
原理：定义一个类，将集合所有的方法加同一把锁后返回。
Collection 和 Collections的区别：
Collections是个java.util下的类，是针对集合类的一个工具类,提供一系列静态方法,实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化（将非同步的集合转换成同步的）等操作。
Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口，继承于它的接口主要有Set和List,提供了关于集合的一些操作,如插入、删除、判断一个元素是否其成员、遍历等。
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Arrays：
用于操作数组对象的工具类，里面都是静态方法。
asList方法：将数组转换成list集合。
String[] arr = {"abc","kk","qq"};
List<String> list = Arrays.asList(arr);//将arr数组转成list集合。
将数组转换成集合，有什么好处呢？用aslist方法，将数组变成集合；
可以通过list集合中的方法来操作数组中的元素：isEmpty()、contains、indexOf、set；
注意（局限性）：数组是固定长度，不可以使用集合对象增加或者删除等，会改变数组长度的功能方法。比如add、remove、clear。（会报不支持操作异常UnsupportedOperationException）；
如果数组中存储的引用数据类型，直接作为集合的元素可以直接用集合方法操作。
如果数组中存储的是基本数据类型，asList会将数组实体作为集合元素存在。
集合变数组：用的是Collection接口中的方法：toArray();
如果给toArray传递的指定类型的数据长度小于了集合的size，那么toArray方法，会自定再创建一个该类型的数据，长度为集合的size。
如果传递的指定的类型的数组的长度大于了集合的size，那么toArray方法，就不会创建新数组，直接使用该数组即可，并将集合中的元素存储到数组中，其他为存储元素的位置默认值null。
所以，在传递指定类型数组时，最好的方式就是指定的长度和size相等的数组。
将集合变成数组后有什么好处？
限定了对集合中的元素进行增删操作，只要获取这些元素即可。
以上是关于java集合(List,Set,Map)详细总结的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
JAVA里面set，map，list的区别是啥？（尽量详细）