JAVA的容器---List Map Set

JAVA
的容器---List,Map,Set

Collection

├List

│├LinkedList

│├ArrayList

│└Vector

│
　└Stack

└Set

Map

├Hashtable

├HashMap

└WeakHashMap

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。典型的用法如下：

　　　　Iterator it = collection.iterator(); //
获得一个迭代子

　　　　while(it.hasNext()) {

　　　　　　Object obj = it.next(); //
得到下一个元素

　　　　}

　　由Collection
接口派生的两个接口是List
和Set
。

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
。

LinkedList
类

　　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(...));

ArrayList
类

　　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
）。

Vector
类

　　Vector
非常类似ArrayList
，但是Vector
是同步的。由Vector
创建的Iterator
，虽然和ArrayList
创建的 Iterator
是同一接口，但是，因为Vector
是同步的，当一个Iterator
被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector
的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator
的方法时将抛出ConcurrentModificationException
，因此必须捕获该异常。

Stack
类

　　Stack
继承自Vector
，实现一个后进先出的堆栈。Stack
提供5
个额外的方法使得Vector
得以被当作堆栈使用。基本的push
和pop
方法，还有peek
方法得到栈顶的元素，empty
方法测试堆栈是否为空，search
方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack
刚创建后是空栈。

Set
接口

　　Set
是一种不包含重复的元素的Collection
，即任意的两个元素e1
和e2
都有e1.equals(e2)=false
，Set
最多有一个null
元素。

　　很明显，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。

　　请注意：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。

Map
接口

　　请注意，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
接口提供3
种集合的视图，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。

Hashtable
类

　　Hashtable
继承Map
接口，实现一个key-value
映射的哈希表。任何非空（non-null
）的对象都可作为key
或者value
。

　　添加数据使用put(key, value)
，取出数据使用get(key)
，这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable
通过initial capacity
和load factor
两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75
较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor
可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get
和put
这样的操作。

使用Hashtable
的简单示例如下，将1
，2
，3
放到Hashtable
中，他们的key
分别是”one”
，”two”
，”three”
：

　　　　Hashtable numbers = new Hashtable();

　　　　numbers.put(“one”, new Integer(1));

　　　　numbers.put(“two”, new Integer(2));

　　　　numbers.put(“three”, new Integer(3));

　　要取出一个数，比如2
，用相应的key
：

　　　　Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);

　　　　System.out.println(“two = ” + n);

　　由于作为key
的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value
的位置，因此任何作为key
的对象都必须实现hashCode
和equals
方法。hashCode
和equals
方法继承自根类Object
，如果你用自定义的类当作key
的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true
，则它们的hashCode
必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode
不一定不同，如果两个不同对象的hashCode
相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()
方法，能加快哈希表的操作。

　　如果相同的对象有不同的hashCode
，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get
方法返回null
），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals
方法和hashCode
方法，而不要只写其中一个。

　　Hashtable
是同步的。

HashMap
类

　　HashMap
和Hashtable
类似，不同之处在于HashMap
是非同步的，并且允许null
，即null value
和null key
。，但是将HashMap
视为Collection
时（values()
方法可返回Collection
），其迭代子操作时间开销和HashMap
的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap
的初始化容量设得过高，或者load factor
过低。

WeakHashMap
类

　　WeakHashMap
是一种改进的HashMap
，它对key
实行“
弱引用”
，如果一个key
不再被外部所引用，那么该key
可以被GC
回收。

总结

　　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
。

　　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。

　　要特别注意对哈希表的操作，作为key
的对象要正确复写equals
和hashCode
方法。

　　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。