集合容器概览

Posted 2020-10-20 google12071

　　Java世界中，泛型和集合容器的存在大大的提高了程序员的编程能力，是开发者技能百宝箱中的重要武器之一，、因此掌握集合框架的实现原理及内部结构变得非常的重要。本文主要对集合框架体系中日常开发经常遇到的接口、抽象类及其实现类进行梳理，从宏观上去理解整个集合框架体系，具体实现类的源码实现原理分析在单独的博客中进行详述。

• 集合框架简图

　　　

　　　　　　　　　　　　　　　Collection接口及其实现类

　　Collection:Collection接口代表存储一组独立元素序列的容器，其代表的容器主要有Set(无序无重复元素)、List(元素按添加的顺序存储，可重复)、Ｑueue(按先进先出的顺序存储元素，多线程环境中常用作队列)。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

    

     　　　　　　　　　　　　　　Map接口及其实现类　　　　　　　　　　　　

 　　Ｍap:Map接口又称为关联数组其代表键值对的存储结构，代表的容器主要有HashMap(采用哈希存储，无序但查找性能最快)、TreeMap(有序，可自定义排序方式，查找性能逊色于ＨashMap)、LinkedHashMap(性能上在ＨashMap和ＴreeMap之间折中，内部使用链表结构存储，遍历时按插入顺序排序)。 

• 常用容器类及接口分析

　　List

　　　　List可将元素维护在特定的序列中，其在Colletion接口的基础上添加了大量方法，使得可以在List中间添加或删除元素。List接口的实现类主要有ArrayList(底层基于数组)和LinkedList(底层基于双向链表)，具体特性如下:

1. • ArrayList(随机访问元素性能较高、向指定位置添加元素需要移动元素，不适用于需要频繁添加或删除元素的场景)
   • LinkedList(添加或删除元素性能较高、随机访问元素代价较高、特性集较ＡrrayList更为强大) 

　　

　　图示方法均继承自Collection接口，属于日常开发中常用方法，其中LinkedList同时实现了Deque接口(基于双端队列)，相比ArrayList功能上更为强大，可用作栈(Stack)或队列(Queue).

　　Set

　　　Set可确保添加元素的唯一性，不允许添加重复元素，其实现类主要有HashSet(底层基于HashTable)、LinkedHashSet(底层基于链表)、TreeSet(底层基于树结构)，具体特性如下:

1. • HashSet(基于Hash存储，查找元素性能优良，应该作为Set实现类的默认选择)
   • LinkedHashSet(具有HashSet查找元素的性能，内部使用链表维护元素有序性)
   • TreeSet(底层基于树结构，该接口维护元素的有序性，默认按照自然顺序排序，也可以自定义排序规则，元素必须实现Comparable接口)

　　

　　Queue

　　　Queue是典型的先进先出(FIFO)容器，主要有ＬinkedList(基于链表)和Priority(优先级队列)，具体特性如下:

1. • PriorityQueue(优先级队列，可定义排列顺序)

　　Map

　　　Map是基于键值对的数据结构，可以用键来查找值，标准的Java类库中包含了Map的几种实现，包括:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、WeakHashMap、ConcurrentHashMap、IdentityHashMap,各自实现类的行为特性各不相同,主要表现在效率、键值对的保存及呈现次序、对象的保存周期、映射表如何在多线程程序中工作和判定“键”的等价等策略方面。　　　

• • HashMap(基于Hash存储，查找元素性能优良，应该作为Map实现类的默认选择)

  • TreeMap(底层基于树结构，该接口维护元素的有序性，默认按照自然顺序排序，也可以自定义排序规则，元素必须实现Comparable接口)

  • LinkedHashMap(具有HashSet查找元素的性能，内部使用链表维护元素有序性)

　 　

　　 HashMap是使用hashCode()进行快速查询的，此方法能够显著提升性能。

• 集合元素比较

　　如前所述，日常开发的许多场景都需要维护元素的有序性，对于Integer、String等基本类型可以采用默认自然排序，但对于对象排序，为了实现对象间的大小比较，通常采用实现Comparable接口和自定义比较器并实现Comparator接口２种方式，详细用法如下:

• • 实现Comparable接口

　　采用这种方式非常接单，只要实现compareTo(Ｔ o)方法即可。

public int compareTo(T o);

• • 自定义比较器并实现Comparator接口

int compare(T o1, T o2);

　　compareTo(Ｔ o)方法和compare(Ｔ o1,Ｔ o2)方法实现需要定义与目标对象的比较规则，方法返回0表示两对象相等；返回小于０表示当前对象小于目标对象；返回大于0表示大于目标对象。

• • Comparable接口和Comparator接口应用案例
    

• Collection与Collections区别

　　java.util.Collection 是一个集合接口。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。

　　java.util.Collections 是一个包装类。它包含有各种有关集合操作的静态多态方法。此类不能实例化，就像一个工具类，服务于Java的Collection框架,Collection与Collectins看起来很像，其实有本质的区别，使用过程中要谨慎对待。

• 完整的容器分析方法

　

　　此图罗列了完整的集合框架图 ，日常开发掌握以上的容器实现类足够了，特定的类查阅官网API即可。

• 具体实现类源码分析　

　　本文仅仅从宏观角度去分析了Java标准类库中集合框架常用接口及其实现类，具体更为细节的源码分析，将以系列文章的形式呈现，具体链接如下：

• • ArrayList源码分析