Java容器

Java集合类就像容器。把多个对象的引用放进容器中。即集合类主要负责保存，盛装其他数据。因此集合类也被称为容器类。所有集合类都位于java.util包下。

 

集合类不同于数组，数组元素既可以是基本数据类型也可以是对象。而集合里只能保存对象(实际是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象)。

集合必须只有对象，集合中的元素不能是基本数据类型。

 

Java集合类分为两种

Collection : 一组分立的元素。

Map : 一组“key-value”对。

 

Java集合类可以用来实现常见的数据结构。

Java集合类大致上可分为Set,List,Map。

Set表示无序,不可重复的集合。

List表示有序,可重复的集合。

Map表示有影射关系的集合。

 

JDK1.5后引入Queue。Queue代表队列集合的实现。

 

 

 

Collection 接口

Collection接口用于表示任何对象组，该接口定义了作为集合所应该拥有的一些方法。

Collection接口是List，Set，Queue接口的父接口。若要尽可能以常规方式处理一组元素，即使用该接口。

 

Collection接口里定义了如下操作集合方法 ：

1. 添加和移除

boolean add(Object o) ：该方法用于向集合里添加一个元素。如果集合对象被添加操作改变了则返回true。

remove(Object o) ：删除集合中指定元素o，当集合中包含了一个或多个元素o时，这些元素将被删除，该方法将返回true。

 

2. 查询操作

isEmpty() ：返回集合是否为空。当集合长度为0时返回true，否则返回false。

iterator() ：返回一个Iterator对象，用于遍历集合里的元素。

int size() ：该方法返回集合里元素的个数。

boolean contains(Object o) ：返回集合里是否包含指定元素。

 

3. 组操作

boolean addAlI(Collection c) ：该方法把集合C里的所有元素添加到指定集合里。如果集合对象被添加操作改变了，则返回true。

void clear() ：清除集合里的所有元素，将集合长度变为0。

boolean containsAlI(Collection c) ：返回集合里是否包含集合C里的所有元素。

boolean removeAlI(Collection c) ：从集合中删除集合C里包含的所有元素(相当于用调用该方法的集合减集合C)，如果删除了一个或一个以上的元素，该方法返回true。

boolean retainAll(Collection c)  ：从集合中删除集合C里不包含的元素(相当于取得把调用该方法的集合变成该集合和集合C的交集)，如果该操作改变了调用该方法的集合，该方法返回true。

 

4. 转换数组

Object[] toArray()

Object[] toArray(Object[] a)

该方法把集合转换成一个数组，所有集合元素变成对应的数组元素。

其中第二个方法Object[] toArray(Object[] a) 的参数 a 是集合中所有存放的对象的类的父类。

 

 

List接口及其实现类

List接口中方法清单

void add(int index,E element) : 在列表的指定位置插入指定元素。

boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c) : 将指定集合中的所有元素插入到集合中的指定位置。

E get(int index) : 返回集合中指定位置的元素。

int indexOf(Object o) : 返回指定对象在集合中第一次出现的索引，从0位置开始，返回-1为不存在该元素。

int lastIndexOf(Object O) : 返回指定对象在集合中最后一次出现的索引位置，返回-1为不存在。

ListIterator<E> listIterator() : 以正确的顺序返回集合中元素的列表迭代器。

ListIterator<E> listIterator(int index) : 以正确的顺序返回集合中元素的列表迭代器，从集合中指定的位置开始。

E remove(int index) : 移除集合中指定位置的元素。

E set(int index,E element) : 用指定元素替换集合中指定位置的元素。

List<E> subList(int fromIndex,int toIndex) : 返回集合中指定的fromIndex（包括）和toIndex(不包括)之间的部分视图。

List接口提供了名称为ListIterator的特殊迭代器。

List在数据结构中分别表现为数组、向量、链表、堆栈、队列等形式。

 

 

 

ArrayList

ArrayList基于数组实现的List。

按元素位置进行索引，查找和修改速度较快，缺点是插入或者删除速度较慢。

在执行插入删除时调用的是System.arraycopy方法，是一个native方法。

 

 

Vector的特点、实现机制及使用方法

Vector的特点 ：

Vector基于数组实现的List。线程安全。Vector中的所有方法前面都有一个synchronized关键字做修饰。

 

Stack的特点、实现机制及使用方法

a) Stack的特点 ：

 

Stack : 栈(后进先出)，继承Vector类。主要操作有判空、压栈、退栈、取栈顶元素等。

b) Stack的实现机制 ：

Stack继承自Vector，同样使用数组保存数据，根据该数据结构的特点进行了限制性操作。JDK中共提供了6个方法用于实现特定要求的操作 ：

Stack() : 构造一个空的栈

empty() : 判断栈是否为空

peek() : 查看栈顶元素并返回栈顶对象

pop() : 删除栈顶元素并返回栈顶对象

push(E element) : 将一个元素压入当前栈中

search(Object o) : 查看指定对象是否在当前栈中

 

 

Queue

队列

 

 

 

LinkedList

使用双向链表实现的List。链表操作的优点就是插入删除比较快，但是不能按索引直接存取，所以执行更新操作比较快，执行查询操作比较慢。

 

通常只需知道LinkedList提供了双向队列、栈的功能。

这个类定义的链表也可以像栈或队列一样被使用。

 

LinkedList实现了许多对first和last元素进行操作的方法，比如set、get、remove等。

虽然LinkedList获取指定位置的元素时较ArrayList按索引获取较慢，但是JDK中对get方法做了优化 ：

使用size>>1 == size/2，移位运算要比除法运算效率高的多。

 

LinkedList和ArrayList的使用方法类似，只是看自己的需要进行选择了。除此之外LinkedList还实现了栈操作的所有方法。

 

 

 

Set接口及其实现类

Set集合中不能添加相同元素。与数学的集合概念类似。若相同则add方法返回false，且新元素不会被加入。

Set判断两个对象是否相同，使用equals方法。

也就是说，如果只要两个对象的equals方法比较返回true，Set就认为两个对象相同。不会接受这两个对象。反之，只要返回false。 Set认为这两个对象不同。把它们当成两个对象处理。

 

 

 

HashSet类

Set接口的实现类。HashSet按Hash算法来存储集合中的元素。因此具有很好的存储查找性能。

HashSet具有以下的特点 ：

不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化。

HashSet不是线程同步的。

HashSet的元素值可以是null。

 

HashSet中判断两个对象是否重复。是通过比较hashCode()方法得到hashCode来进行比较的。这与set接口定义的规则有所不同。

 

 

 

LinkedHashSet

继承HashSet类，没有新增实现方法。LinkedHashSet集合根据hashCode值来决定元素的存储。同时使用链表维护元素的顺序（按照元素插入set的顺序保存）。当遍历LinkedHashSet时，访问set的顺序是set中添加元素的顺序。

 

 

TreeSet类

TreeSet是SortedSet接口的唯一实现。TreeSet中的元素是有序的，并且元素是不能重复的。

TreeSet中的顺序是根据元素实际值来排序的。

如果使用TreeSet类，则类中的对象必须实现Comparable接口，否则将会出现ClassCastException异常。compareTo(Object obj)方法是Comparable接口定义的方法。大部分Java类实现Comparable接口。

 

TreeSet会调用元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列。

 

 

EnumSet类

枚举集合类。EnumSet中所欲的值都必须指定枚举类型的枚举值。

EnumSet的元素是有序的，EnumSet以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。

EnumSet在内部以向量的形式存储。这种存储形式高效，占用内存小，批量操作效率高。

 

EnumSet集合不允许加入null元素。如果试图插入null，将抛NullPointerException异常。

 

 

说明：

HashSet性能好于TreeSet。当Set需要保存顺序时，使用TreeSet，否则使用HashSet。

HashSet的子类LinkedHashSet，对普通插入，删除操作比HashSet要略慢。遍历比HashSet快。

EnumSet是所有Set实现类中，性能最好。但只能保持同一个枚举类的枚举值作为集合元素。

 

没有线程安全的Set实现类。

 

 

Map接口

Map也被称为字典，或关联数组。Map由一组” key-value”构成。key中包含的对象不能重复。Map像一个小型数据库，通过“key”找到该键对应的“value”。

 

Map接口的子接口以及主要实现类有：

子接口：Bindings、ConcurrentMap、ConcurrentNavigableMap、MessageContext、LogicMessageContext、NavigableMap、SOAPMessageMap、SortedMap

实现类：AbstractMap, Attributes, AuthProvider, ConcurrentHashMap, EnumMap,ConcurrentSkipListMap,HashMap, Hashtable, IdentityHashMap, LinkedHashMap, PrinterStateReasons,Properties, Provider, RenderingHints, SimpleBindings, TabularDataSupport,TreeMap, UIDefaults,WeakHashMap

 

Map接口中定义的通用方法：

1. 添加和删除Map中的某个元素

put(K, V) ： 将给定的“键-值”对放入到给定的Map当中。

putAll(Map<? extends K, ? extends V) : 将指定的Map中的“键-值”对放入到给定的Map当中。

remove(Object key) : 从该集合中移除指定的对象，并返回对应的value。

clear() : 清空Map中的所有对象。

 

2. 查询与Map有关的数据

int size() : 返回此Map中“键-值”对的个数。

boolean isEmpty() : 判断此Map中“键-值”对的个数是否为0。

boolean containsKey(Object key) : 测试此Map中是否有该key。

boolean containsValue(Object value) : 测试此Map中是否包含该value。

V get(Object key) : 通过指定的key查询Map中对应的value。

Collection<Object value> values() : 取得Map中所有的value。

Set<Object key> keySet() : 取得当前Map中key的集合。

Set<Entry<K, V>> entrySet() : 取得当前Map中entry的集合。

 

 

HashMap

HashMap实现了Map、CloneMap、Serializable三个接口，并且继承自AbstractMap类。

 

HashMap的实现机制

HashMap基于hash数组实现，若key的hash值相同则使用链表方式进行保存，详见HashSet中的说明。我引用网上一个名词叫“链表散列”来形容这样的数据结构。

Hashtable允许使用null作为key和value。key最多一个为null。

 

Hashtable

Hashtable是线程安全的Map实现。性能比HashMap低。Hashtable不允许使用null作为key和value。如果试图把null值放进NullPointerException异常。

 

 说明：

HashMap与Hashtable与ArrayList与Vector类似。

 

SorterMap接口

 

 

TreeMap实现类

基于红黑树对TreeMap中所有key进行排序，从而保证TreeMap中所有key-value对处于有序状态。

TreeMap的所有key必须实现Comparable接口。

 

 

WeakHashMap

使用方法与HashMap类似。该类中的每个key对象保存了实际对象的弱引用。即当垃圾回收了key所对应的实际对象之后，WeakHashMap会自动删除该key对key-value对。

HashMap的key保存了十几对象的强引用。即只要该HashMap对象不被销毁，该HashMap对象所有key所引用的对象不会被当即回收。

 

IdentityHashMap实现类

该类通过两个key严格相等(key1==key2)时，IdentityHashMap才认为两个key相等。

 

HashMap的key通过key之间的对象的equals比较范围true，且hashCode值相等。

 

允许null作为key和value。不保证key-value对之间的顺序。其顺序可能随时间变化。

 

 

EnumMap实现类

该类中所有key都必须是单个枚举类的枚举值。

EnumMap内部已数组形式保存。

EnumMap根据key的自然顺序（枚举值在枚举类中定义顺序）来维护key-value对的顺序。通过遍历keySet，entrySet(),values()等方法来遍历EnumMap时即可看到这种顺序。

 

EnumMap不允许null作为key值，但允许null作为value。若干使用null作为key将抛出NullPointerException异常。

 

创建EnumMap时，必须指定一个枚举类。从而将该EnumMap和指导枚举类关联起来。