集合概念的基础解惑

 

在编码的时候，常常会遇到这样的场景，这里的集合我是应该用ArrayList好还是用Vector好，是应该用HashMap好还是 HashTable好。选择适合的集合往往能够对性能有很大的提升。因此，闲暇时候，上网查了java集合的相关概念，这些都是很基础的概念，希望不了解 的人能够了解一下，已经了解的人能够重温一下。

首先 ，先理一下各个集合之间的关系：

一 ：Collection接口

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。
二 ：List接口
       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。
三 ：Set接口
       Set是一种不包含重复的元素的Collection，Set最多有一个null元素。
       Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
       注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。
四 ：Map接口
       Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一 个 value。Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。
五 ：HashTable与HashMap的异同：
       1.Hashtable是Dictionary的子类，HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现
       2.Hashtable中的方法是同步的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非同步的。即是说，在多线程应用程序中，不用专门的操作 就安全地可以使用Hashtable了；而对于HashMap，则需要额外的同步机制。但HashMap的同步问题可通Collections的一个静态 方法得到解决：
Map Collections.synchronizedMap(Map m)
这个方法返回一个同步的Map，这个Map封装了底层的HashMap的所有方法，使得底层的HashMap即使是在多线程的环境中也是安全的。
       3.在HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null 值时，即可以表示HashMap中没有该键，也可以表示该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中 是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。而相对的，Hashtable是不允许null作为键或值的。
       4.HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为 contains方法容易让人引起误解。
       5.Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差异。
六 ：Vector 和ArrayList的区别：
       1.Vector是同步的。这个类中的一些方法保证了Vector中的对象是线程安全的。而ArrayList则是异步的，因此 ArrayList中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用ArrayList是一个很好的 选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销。
       2.从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用数组(Array)来控制集合中的对象。当你向这两种类型中增加元素的时 候，如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度，Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度，ArrayList是原 来的50%,所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势，因为你可 以通过设置集合的初始化大小来避免不必要的资源开销。
       3.在 ArrayList和Vector中，从一个指定的位置（通过索引）查找数据或是在集合的末尾增加、移除一个元素所花费的时间是一样的，这个时间我们用 O(1)表示。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长：O(n-i)，其中n代表集合中元素的个数，i代表元素增加或移除 元素的索引位置。为什么会这样呢？因为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的所有元素都要执行位移的操作。这一切意味着，你只是查找特定位置 的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作，你最好选择其他的集合操作类。比 如，LinkList集合类在增加或移除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的——O(1)，但它在索引一个元素的使用却比较慢,其中i是索引的位 置。
总结 :
       1: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。
       2:如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步 的类。
       3: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。