Java集合类List/Set/Map的区别和联系 收藏

http://www.cnblogs.com/yuanermen/archive/2009/08/05/1539917.html

Collection：List、Set

Map：HashMap、HashTable

如何在它们之间选择

一、Array ，Arrays

Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法，array是最有效率的一种。

1、效率高，但容量固定且无法动态改变。

array还有一个缺点是，无法判断其中实际存有多少元素，length只是告诉我们array的容量。

2、Java中有一个Arrays类，专门用来操作array

。

arrays中拥有一组static函数，

equals()：比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数，且所有对应元素两两相等。

fill()：将值填入array中。

sort()：用来对array进行排序。

binarySearch()：在排好序的array中寻找元素。

System.arraycopy()：array的复制。

二、Collection ， Map

若撰写程序时不知道究竟需要多少对象，需要在空间不足时自动扩增容量，则需要使用容器类库，array不适用。

1、Collection 和 Map 的区别

容器内每个为之所存储的元素个数不同。

Collection类型者，每个位置只有一个元素。

Map类型者，持有 key-value pair，像个小型数据库。

2、各自旗下的子类关系

Collection

--List：将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。

--ArrayList / LinkedList / Vector

--Set ： 不能含有重复的元素

--HashSet / TreeSet

Map

--HashMap

--HashTable

--TreeMap

3、其他特征

* List，Set，Map将持有对象一律视为Object型别。

* Collection、List、Set、Map都是接口，不能实例化。

继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class，这些才可被实例化。

* vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。

三、Collections

Collections是针对集合类的一个帮助类。提供了一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程完全化等操作。

相当于对Array进行类似操作的类——Arrays。

如，Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。

Collections.sort(List list); 对list中元素排序

四、如何选择？

1、容器类和Array的区别、择取

* 容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。

* 一旦将对象置入容器内，便损失了该对象的型别信息。

2、* 在各种Lists中，最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList()；Vector总是比ArrayList慢，所以要尽量避免使用。

* 在各种Sets中，HashSet通常优于HashTree（插入、查找）。只有当需要产生一个经过排序的序列，才用TreeSet。

HashTree存在的唯一理由：能够维护其内元素的排序状态。

* 在各种Maps中:HashMap用于快速查找。

* 当元素个数固定，用Array，因为Array效率是最高的。

结论：最常用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。

注意：


1、Collection没有get()方法
来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。

2、Set
和Collection拥有一模一样的接口。

3、List
，可以通过get()方法来一次取出一个元素
。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)

4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue
。

5、Map用 put(k,v) / get(k)
，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。

HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。

hashing：
哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值，这个值存储在一个array中。

我们都知道所有存储结构中，array查找速度是最快的。所以，可以加速查找。

发生碰撞时，让array指向多个values。即，数组每个位置上又生成一个梿表。

6、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。



使用keySet()
抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。

使用values(
)
抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。

为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。

Collection List Set Map 区别

	有序否	允许元素重复否
Collection	否	是
List	是	是
Set	AbstractSet	否	否
HashSet
TreeSet	是（用二叉树排序）
Map	AbstractMap	否	使用key-value来映射和存储数据，Key必须惟一，value可以重复
HashMap
TreeMap	是（用二叉树排序）

线性表，链表，哈希表是常用的数据结构，在进行
Java
开发时，
JDK
已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在
java.util
包中。本文试图通过简单的描述，向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

Collection

├

List

│├

LinkedList

│├

ArrayList

│└

Vector

│
　
└

Stack

└

Set

Map

├

Hashtable

├

HashMap

└

WeakHashMap

Co


llection
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。