Java集合框架總結(jié)

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JAVA集合框架

一、集合框架

在實際開發(fā)中，需要將對象依據(jù)不同的需求而存儲在特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)容器中。但是數(shù)組雖然是一種用來存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是它的局限性很低，很難滿意各種的需求，所以JDK涌現(xiàn)了用來滿意各種需求的框架——集合框架。

“集合框架”主要由一組用來操作對象的接口組成。不同接口描述一組不同數(shù)據(jù)類型。常見的集合類有：1〕實現(xiàn)Collection接口的：List接口、Set接口。

2〕實現(xiàn)Map接口的。

二、Collection接口

Collection接口表示了如何把一組對象作為它的元素。JDK沒有徑直提供Collection接口的實現(xiàn)，Collection接口的實現(xiàn)依靠于兩個繼承自自己的接口：Set和List。全部通過實現(xiàn)Collection接口的子接口的類應當提供兩個標準的構(gòu)造器：一個不需要參數(shù)的構(gòu)造器，用來創(chuàng)建一個空的集合，另外一個需要一個類型作為參數(shù)的構(gòu)造器，用來創(chuàng)建一個和參數(shù)的類型相同的元素的集合。

intsize()：返回這個集合中的元素的數(shù)量。

booleanisEmpty()：返回集合是否包含元素，假如沒有的話，返回true。booleancontains(Ee)：假如這個集合包含某個指定的元素，返回true。

IteratorEiterator()：返回這個集合中的全部元素的迭代。

booleanadd(Ee)：向集合中添加新的元素，假如添加勝利，返回true。

booleanremove(Ee)：從集合中刪除指定元素，假如刪除勝利，返回true。

booleancontainsAll(Collection?c)：這個集合是否包含指定集合中的全部的元素。booleanaddAll(Collection?e*tendsEc)：添加指定的集合中的全部元素到這個集合中。

booleanremoveAll(Collection?c)：刪除當前集合中與給定集合相同的元素。在這個調(diào)用返回之后，這個集合將不包含和指定的集合一樣的元素。

booleanretainAll(Collection?c)：從這個集合中刪除全部不包含在指定的集合中的全部元素。

TT[]toArray(T[]a)：返回一個包含集合中全部的元素的數(shù)組。

voidclear()：從集合中刪除全部的元素。

booleanequals(Objectobj)：比較這個集合和指定對象是否相等。

inthashCode()：返回這個集合的哈希值。

三、List接口

List接口繼承了Collection接口，用于定義一個允許重復項的有序集合。可以將List理解為存放對象的數(shù)組，只不過其元素個數(shù)可以動態(tài)的增加或者減削。該接口不但能夠?qū)α斜淼囊徊糠诌M行處理，還添加了面對位置的操作。

面對位置的操作包括插入某個元素或Collection的功能，還包括獵取、除去或更改元素的功能。在List中搜尋元素可以從列表的頭部或尾部開始，假如找到元素，還將報告元素所在的位置:

voidadd(intinde*,Objectelement):在指定位置inde*上添加元素element。

booleanaddAll(intinde*,Collectionc):將集合c的全部元素添加到指定位置inde*。Objectget(intinde*):返回List中指定位置的元素。

intinde*Of(Objecto):返回第一個涌現(xiàn)元素o的位置，否那么返回-1。

intlastInde*Of(Objecto)：返回最末一個涌現(xiàn)元素o的位置，否那么返回-1。

Objectremove(intinde*)：刪除指定位置上的元素。

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Objectset(intinde*,Objectelement)：用元素element取代位置inde*上的元素，并且返回舊的元素。

在“集合框架”中有兩種常規(guī)的List實現(xiàn)ArrayList和LinkedList，分別用動態(tài)數(shù)組和鏈表的方式實現(xiàn)List接口?？梢哉J為ArrayList和LinkedList的方法在規(guī)律上完全一樣，只是在性能上有肯定的差別。假如要支持隨機訪問，而不必在除尾部的任何位置插入或除去元素，那么，ArrayList提供了可選的集合。但假如，您要經(jīng)常的從列表的中間位置添加和除去元素，而只要順次的訪問列表元素，那么，LinkedList實現(xiàn)更好。

1〕LinkedList類

LinkedList類——鏈表實現(xiàn)的List，在刪除或插入時只需轉(zhuǎn)變鏈表“指針”，即可實現(xiàn)。

(1)voidaddFirst(Objecto):將對象o添加到列表的開頭

voidaddLast(Objecto)：將對象o添加到列表的結(jié)尾

(2)ObjectgetFirst():返回列表開頭的元素

ObjectgetLast():返回列表結(jié)尾的元素

(3)ObjectremoveFirst():刪除并且返回列表開頭的元素

ObjectremoveLast():刪除并且返回列表結(jié)尾的元素

(4)LinkedList():構(gòu)建一個空的鏈接列表

LinkedList(Collectionc):構(gòu)建一個鏈接列表，并且添加集合c的全部元素

“運用這些新方法，您就可以輕松的把LinkedList當作一個堆棧、隊列或其它面對端點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?！?/p>

2〕ArrayList類

ArrayList類——動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)的List，可以通過下標快速的索引到對應的元素，但在刪除和移動時移動較多元素。

ArrayList類封裝了一個動態(tài)再安排的Object[]數(shù)組。每個ArrayList對象有一個capacity。這個capacity表示存儲列表中元素的數(shù)組的容量。當元素添加到ArrayList時，它的capacity在常量時間內(nèi)自動增加。

在向一個ArrayList對象添加大量元素的程序中，可運用ensureCapacity方法增加capacity。這可以減削增加重安排的數(shù)量。

(1)voidensureCapacity(intminCapacity):將ArrayList對象容量增加minCapacity

(2)voidtrimToSize():整理ArrayList對象容量為列表當前大小。程序可運用這個操作減削ArrayList對象存儲空間。

四、List高級—數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Queue隊列

隊列是常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以將〔Queue〕隊列看成非常的線性表，隊列限制了對線性表的訪問方式，即只能從線性表的一段添加〔offer〕元素，從另一端取出〔poll〕元素。隊列遵循先進先出〔FIFO〕原那么。

JDK中提供了Queue接口，同時使得LinkedList實現(xiàn)該接口〔Queue常常要進行插入和刪除的操作，而LinkedList在這方面效率最高〕。

Queue接口中的主要方法：

Booleanoffer〔Ee〕講一個對象添加到隊尾，添加勝利那么返回true。

Epool〔〕從隊首刪除并返回一個元素。

Epeek〔)返回隊首的元素〔但并不刪除〕。

五、List高級—數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Deque棧

棧也是常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，?！睤eque〕那么是Queue的子接口，定義了所謂的“雙端隊列”，即從隊列的兩端分別可以入隊〔offer〕和出隊〔poll〕，假如將Deque限制為只能從一段入隊

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和出隊，那么可實現(xiàn)“棧〔Stack〕”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對于棧而言，入棧稱之為push，出棧稱為pop。棧遵循先進后出〔FILO〕原那么。

Deque常用的方法：

Epush〔〕壓入，向棧中存入數(shù)據(jù)。

Epop〔〕取出，從棧中取出數(shù)據(jù)。

Epeek〔〕獵取棧頂位置的元素，但不取出。

六、Set接口

Set接口也是Collection接口的子接口，但是與Collection或List接口不同的是，Set接口中不能加入重復的元素，是由于Set判斷兩個對象相同不是運用==運算符，而是依據(jù)equals方法。即兩個對象用equals方法比較返回true，Set就不能接受兩個對象。同時Set集合里多個對象之間沒有明顯的順次。

其實Set具有與Collection完全一樣的接口，除了說明不一樣其他都一樣，也就是Set根本沒有對Collection擴展，只是對add,equals，hashCode的定義說明不一樣，由于Set是不允許重復元素的。但是要留意的是：雖然Set和Collection中的方法一樣，但是他們是完全不一樣的，List可以自動為Collection，但是絕對不能轉(zhuǎn)為Set的。

遍歷Set集合的元素只有一種方式，迭代器。同時set集合不支持索引，也不具備List集合的get〔〕方法。

Set接口的常用子類:

1〕散列的存放：HashSet

HashSet按Hash算法來存儲集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。HashSet的特點：

〔1〕HashSet不是同步的，多個線程訪問是需要通過代碼保證同步

〔2〕集合元素值可以使null。

HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個對象通過equals方法比較相等，并且兩個對象的hashCode〔〕方法返回值也相等。

其實原理是這樣的：HashSet的底層采納HashMap來存放數(shù)據(jù)，HashMap的put()方法是這樣的：

publicVput(Kkey,Vvalue){

if(key==null)

returnputForNullKey(value);

inthash=hash(key.hashCode());//1

inti=inde*For(hash,table.length);//2

for(EntryK,Ve=table[i];e!=null;e=e.ne*t){//3

Objectk;

if(e.hash==hash((k=e.key)==key||key.equals(k))){

VoldValue=e.value;

e.value=value;

e.recordAccess(this);

returnoldValue;

}

}//4

modCount++;

addEntry(hash,key,value,i);

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returnnull;

}

當向HashMap中添加元素的時候，首先計算元素的hashcode值，然后依據(jù)1處的代碼計算出Hashcode的值，再依據(jù)2處的代碼計算出這個元的存儲位置假如這個位置為空，就將元素添加進去；假如不為空，那么看3-4的代碼，遍歷索引為i的鏈上的元素，假如key重復，那么替換并返回oldValue值。

2〕有序的存放：TreeSet

TreeSet是SortedSet接口的唯一實現(xiàn)，是按排序二叉樹算法來存儲元素的，TreeSet可以確保集合元素處于排序狀態(tài)〔元素是有序的〕。

七、Map

→Map用于保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)〔key-vlaue〕。Map的key不允許重復，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較總是返回false。

→Map集合與Set集合元素的存儲形式很像，如Set接口下有HashSet、LinkedHashSet、SortedSet〔接口〕、TreeSet、EnumSet等實現(xiàn)類和子接口，而Map接口下那么有HashMap、LinkedHashMap、SortedMap〔接口〕、TreeMap、EnumMap等實現(xiàn)類和子接口?！鶰ap的value特別類似List：元素與元素之間可以重復，每個元素可以依據(jù)索引〔key〕來查找。

→Map有時也稱為字典，或關(guān)聯(lián)數(shù)組。

→Map接口中定義如下方法：

voidclear();刪除Map對象中全部key-value對。

booleancontainsKey(Objectkey):查詢Map中是否包含指定key，假如包含那么返回true。

booleancontainsValue(Objectvalue):查詢Map中是否包含一個或多個value，假如包含那么返回true。

SetentrySet():返回Map中全部包含的key-value對組成的Set集合，每個集合元素都是Map.Entry(Entry是Map的內(nèi)部類〕對象。

Objectget(Obejctkey):返回指定key所對應的value；假如此Map中不包含key，那么返回null。

booleanisEmpty():查詢該Map是否為空〔即不包含任何key-value對〕，假如為空那么返回true。

SetkeySet():返回該Map中全部key所組成的set集合。

Objectput(Objectkey,Objectvalue):添加一個key-value對，假如當前Map中已有一個與該key相等的key-value對，那么新的key-value對會掩蓋原來的key-value對。Objectremove(Objectkey):刪除指定key對應的key-value對，返回被刪除key所關(guān)聯(lián)的value，假如該key不存在，返回null。

intsize():返回該Map里的key-value對的個數(shù)。

Collectionvalues():返回該Map里全部value組成的Collection。

Map中包括一個內(nèi)部類：Entry。該類封裝了一個key-value對，Entry包含三個方法：Objectgetkey():返回該Entry里包含的key值。

ObjectgetValue():返回該Entry里包含的value值。

ObjectsetValue():設置該Entry里包含的value值，并返回新設置的value值?！梢园袽ap理解成一個非常的Set，只是該Set里包含的集合元素是Entry對象，而不是一般對象。

→遍歷Map有三種方式：

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1、遍歷map中的全部key

publicSetkeySet()調(diào)用keySet〔〕方法會返回一個Set集合的實例，其中保留的元素為Map中全部的Key。

2、遍歷Map中全部的鍵值對Entry

publicSetentrySet()調(diào)用entrySet〔〕方法會返回一個Set集合的實例，其中保存的元素為Map中的每一組鍵值對，每一個鍵值對用一個Entry實例保存。

3、遍歷Map中全部的value(不常用)。

→Map接口提供了大量的實現(xiàn)類，如HashMap和Hashtable等，以及HashMap的子類，LinkedHashMap,還有SortedMap子接口及該接口的實現(xiàn)類TreeMap。

1〕、HashMap和Hashtable實現(xiàn)類

HashMap和Hashtable都是Map接口的實現(xiàn)類，Hashtable是一個古老的Map實現(xiàn)類，它從JDK1.0起就有，它包含兩個煩瑣的方法：elements()(類似于Map接口定義的values()方法〕和keys()〔類似于Map接口定義的keySet()方法)，現(xiàn)在很少運用這兩種方法。兩點區(qū)分：

Hashtable是一個線程安全的Map實現(xiàn)，但HashMap是線程擔心全的實現(xiàn)，所以HashMap比Hashtable的性能高些；但假如多線程訪問同一個Map對象，運用Hashtable實現(xiàn)類更好。Hashtable不允許運用null作為key和value，假如為null，那么引發(fā)NullPointerE*ception異樣；但HashMap可以運用null作為key或value。

由于HashMap里的可以不能重復，所以HashMap里最多只有一對key-value值為null，但可以有很多多項key-value對的value為null。

HashMap重寫了toString()方法方法總是返回如下格式的字符串：{key1=value1，key2=value2..}

HashMap、Hashtable判斷兩個key相等的標準是：兩個key通過equasl方法比較返回ture,兩個key的hashCode值相等。

LinkedHashMap類

HashMap有一個子類：LinkedHashMap,它也是雙向鏈表來維護key-value對的次序，該鏈表定義了迭代順次，該迭代順次與key-value對的插入順次保持全都。

LinkedHashMap可以避開對HashMap、Hashtable里的key-value對進行排序〔只要插入key-value對時保持順次即可〕。同時又可避開運用TreeMap所增加的成本。

LinkedHashMap需要維護元素的插入順次，因此性能略低于HashMap的性能，但在迭代訪問Map里的全部元素時將有很好的性能，由于它以鏈表來維護內(nèi)部順次。

2〕、SortedMap接口和TreeMap實現(xiàn)類

Map接口派生了一個SortedMap子接口，TreeMap為其實現(xiàn)類。類似TreeSet排序，TreeMap也是基于紅黑樹對TreeMap中全部key進行排序，從而保證TreeMap中全部key-value對處于有序狀態(tài)。

TreeMap兩種排序方法：

自然排序：TreeMap的全部key需要實現(xiàn)Comparable接口，而且全部key應當是同一個類的對象，否那么將會拋出ClassCastE*cepiton異樣。

定制排序：創(chuàng)建TreeMap時，傳入一個Comparator對象，該對象負責對TreeＭap中全部key進行排序。采納定制排序時不要求Map的key實現(xiàn)Comparable接口。

TreeMap中判斷兩個key相等的標準也是兩個key通過equals比較返回true，而通過compareTo方法返回0，TreeMap即認為這兩個key是相等的。

八、小結(jié)

List：保證以某種特定插入順次來維護元素順次，即保持插入的順次，另外元素可以重復。

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ArrayList：是用數(shù)組實現(xiàn)的，讀取速度快，插入與刪除速度慢〔由于插入與刪除時要移動后面的元素〕，適合于隨機訪問。

Vector：功能與ArrayList幾乎相同，也是以數(shù)組實現(xiàn)，添加，刪除，讀取，設置都是基于線程同步的。

LinkedList：雙向鏈表來實現(xiàn)，刪除與插入速度快，讀取速度較慢，由于它讀取時是從頭向尾〔假如節(jié)點在鏈的前半部分〕，或尾向頭〔假如節(jié)點在鏈的后半部分〕查找元素。因此適合于元素的插入與刪除操作。

Set：維持它自己的內(nèi)部排序，隨機訪問不具有意義。另外元素不可重復，內(nèi)部是以Map實現(xiàn)的。

HashSet：是最常用的，查詢速度最快，由于內(nèi)部以HashMap來實現(xiàn)，所以插入元素不能保持插入次序。

LinkedHashSet：繼承了HashSet，保持元素的插入次序，由于內(nèi)部運用LinkedHashMap實現(xiàn)，所以能保持元素插入次序。

TreeSet：基于TreeMap，生成一個總是處于排序狀態(tài)的set，它實現(xiàn)了SortedSet接口，內(nèi)部以TreeMap來實現(xiàn)。

Map：用于保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)〔key-vlaue〕，Key不允許重復。

TreeMap：鍵以某種排序規(guī)章排序，內(nèi)部以red-black〔紅-黑〕樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，實現(xiàn)了SortedMap接口。

HashMap:以哈希表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，查找對象時通過哈希函數(shù)計算其位置，它是為快速查詢而設計的，其內(nèi)部定義了一個hash表數(shù)組〔Entry[]table〕，元素會通過哈希轉(zhuǎn)換函數(shù)將元素的哈希地址轉(zhuǎn)換成數(shù)組中存放的索引，假如有沖突，那么運用散列鏈表的形式將全部相同哈希地址的元素串起來。

Hashtable:也是以哈希表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，解決沖突時與HashMap也一樣也是采納了散列鏈表的形式，不過性能比HashMap要低。

九、比較

1、ArrayList和Vector

同步性:Vector是線程安全的，也就是說是同步的，而ArrayList是線程序擔心全的，不是同步的。

數(shù)據(jù)增長:當需要增長時,Vector默認增長為原來一培，而ArrayList卻是原來的一半

2、Collection和Collections

Collection，java.unit下的接口，是一系列單值集合類的父接口，主要有List和Set，提供了基本的一些方法。而Collections是java.unit下的類，是針對集合的一些援助類，是一系列算法的集合。里面的屬性和方法基本都是static的，來實現(xiàn)對各種集合的搜尋、排序、線程安全化等操作。

3、Iterator與ListIterator有什么區(qū)分？

Iterator:只能正向遍歷集合，適用于獵取移除元素。ListIerator：繼承Iterator,可以雙向列表的遍歷，同樣支持元素的修改。

4、heap和stack有什么區(qū)分。

?！瞫tack〕是一種線形集合，其添加和刪除元素的操作應在同一段完成。棧根據(jù)后進先出的方式進行處理。

堆〔heap〕是棧的一個組成元素。

十、總結(jié)

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關(guān)于集合框架的只是很雜，很亂。我也只是依據(jù)咱們的學習總結(jié)了一些咱們常常需要用到和面試會常?？嫉降闹R點。我盼望每一個同學都能抽出那么幾分鐘看一看這個，來讓我們的大腦再加深一下關(guān)于集合的印象。本文我沒有運用代碼進行演示，望大家諒解，感謝您的參考！

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一、集合框架

在實際開發(fā)中，需要將對象依據(jù)不同的需求而存儲在特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)容器中。但是數(shù)組雖然是一種用來存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是它的局限性很低，很難滿意各種的需求，所以JDK涌現(xiàn)了用來滿意各種需求的框架——集合框架。

“集合框架”主要由一組用來操作對象的接口組成。不同接口描述一組不同數(shù)據(jù)類型。常見的集合類有：1〕實現(xiàn)Collection接口的：List接口、Set接口。

2〕實現(xiàn)Map接口的。

二、Collection接口

Collection接口表示了如何把一組對象作為它的元素。JDK沒有徑直提供Collection接口的實現(xiàn)，Collection接口的實現(xiàn)依靠于兩個繼承自自己的接口：Set和List。全部通過實現(xiàn)Collection接口的子接口的類應當提供兩個標準的構(gòu)造器：一個不需要參數(shù)的構(gòu)造器，用來創(chuàng)建一個空的集合，另外一個需要一個類型作為參數(shù)的構(gòu)造器，用來創(chuàng)建一個和參數(shù)的類型相同的元素的集合。

intsize()：返回這個集合中的元素的數(shù)量。

booleanisEmpty()：返回集合是否包含元素，假如沒有的話，返回true。booleancontains(Ee)：假如這個