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map,set,list,等JAVA中集合解析

 Ethan的博客 2011-05-13
map,set,list,等JAVA中集合解析
在JAVA的util包中有兩個所有集合的父接口Collection和Map,它們的父子關(guān)系：
           java.util
        +Collection 這個接口extends自 --java.lang.Iterable接口
           +List 接口
              -ArrayList 類
              -LinkedList 類
              -Vector 類     此類是實現(xiàn)同步的
           +Queue 接口
              +不常用，在此不表.
           +Set 接口
              +SortedSet 接口
                 -TreeSet 類
              -HashSet
        +Map 接口
          -HashMap 類 (除了不同步和允許使用 null 鍵/值之外,與 Hashtable 大致相同.)
          -Hashtable 類 此類是實現(xiàn)同步的,不允許使用 null 鍵值
          +SortedMap 接口
             -TreeMap 類
          以下對眾多接口和類的簡單說明：首先不能不先說一下數(shù)組（Array）
       一、Array ， Arrays
Java所有“存儲及隨機(jī)訪問一連串對象”的做法，array是最有效率的一種。
1、
效率高，但容量固定且無法動態(tài)改變。
array還有一個缺點是，無法判斷其中實際存有多少元素，length只是告訴我們array的容量。
2、Java中有一個Arrays類，專門用來操作array。
       arrays中擁有一組static函數(shù)，
equals()：比較兩個array是否相等。array擁有相同元素個數(shù)，且所有對應(yīng)元素兩兩相等。
fill()：將值填入array中。
sort()：用來對array進(jìn)行排序。
binarySearch()：在排好序的array中尋找元素。
System.arraycopy()：array的復(fù)制。

二、Collection ， Map
若撰寫程序時不知道究竟需要多少對象，需要在空間不足時自動擴(kuò)增容量，則需要使用容器類庫，array不適用。
1、Collection 和 Map 的區(qū)別
容器內(nèi)每個為之所存儲的元素個數(shù)不同。
Collection類型者，每個位置只有一個元素。
Map類型者，持有 key-value pair，像個小型數(shù)據(jù)庫。
2、Java2容器類類庫的用途是“保存對象”，它分為兩類，各自旗下的子類關(guān)系
Collection
       --List：它確保維護(hù)元素特定的順序.           
             --ArrayList / LinkedList / Vector
       --Set ：不能含有重復(fù)的元素
             --HashSet /TreeSet
Map
       --HashMap
    --HashTable
    --TreeMap
　Map----一組成對的“鍵值對”對象，即其元素是成對的對象，最典型的應(yīng)用就是數(shù)據(jù)字典，并且還有其它廣泛的應(yīng)用。另外，Map可以返回其所 有鍵組成的Set和其所有值組成的Collection，或其鍵值對組成的Set，并且還可以像數(shù)組一樣擴(kuò)展多維Map，只要讓Map中鍵值對的每個 “值”是一個Map即可。

　Collection下 1.迭代器

　　迭代器是一種設(shè)計模式，它是一個對象，它可以遍歷并選擇序列中的對象，而開發(fā)人員不需要了解該序列的底層結(jié)構(gòu)。迭代器通常被稱為“輕量級”對象，因為創(chuàng)建它的代價小。

　　Java中的Iterator功能比較簡單，并且只能單向移動：

　　(1) 使用方法iterator()要求容器返回一個Iterator。第一次調(diào)用Iterator的next()方法時，它返回序列的第一個元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection繼承。


　　(2) 使用next()獲得序列中的下一個元素。

　　(3) 使用hasNext()檢查序列中是否還有元素。

　　(4) 使用remove()將迭代器新返回的元素刪除。

　　Iterator是Java迭代器最簡單的實現(xiàn)，為List設(shè)計的ListIterator具有更多的功能，它可以從兩個方向遍歷List，也可以從List中插入和刪除元素。

　　2.List的功能方法

　　List(interface): 次序是List最重要的特點；它確保維護(hù)元素特定的順序。List為Collection添加了許多方法，使得能夠向List中間插入與移除元素(只推薦 LinkedList使用)。一個List可以生成ListIterator，使用它可以從兩個方向遍歷List，也可以從List中間插入和刪除元素。

　　ArrayList: 由數(shù)組實現(xiàn)的List。它允許對元素進(jìn)行快速隨機(jī)訪問，但是向List中間插入與移除元素的速度很慢。ListIterator只應(yīng)該用來由后向前遍歷ArrayList，而不是用來插入和刪除元素，因為這比LinkedList開銷要大很多。

　　LinkedList: 由列表實現(xiàn)的List。對順序訪問進(jìn)行了優(yōu)化，向List中間插入與刪除得開銷不大，隨機(jī)訪問則相對較慢(可用ArrayList代替)。它具有方法 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast()，這些方 法(沒有在任何接口或基類中定義過)使得LinkedList可以當(dāng)作堆棧、隊列和雙向隊列使用。

　　3.Set的功能方法

　　Set(interface): 存入Set的每個元素必須是唯一的，這也是與List不同的，因為Set不保存重復(fù)元素。加入Set的Object必須定義equals()方法以確保對 象的唯一性。Set與Collection有完全一樣的接口。Set接口不保證維護(hù)元素的次序。

　　HashSet: HashSet能快速定位一個元素，存入HashSet的對象必須定義hashCode()。

　　TreeSet: 保持次序的Set，底層為樹結(jié)構(gòu)。使用它可以從Set中提取有序的序列。

　　LinkedHashSet: 具有HashSet的查詢速度，且內(nèi)部使用鏈表維護(hù)元素的順序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍歷Set時，結(jié)果會按元素插入的次序顯示。

　　HashSet采用散列函數(shù)對元素進(jìn)行排序，這是專門為快速查詢而設(shè)計的；TreeSet采用紅黑樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行排序元 素；LinkedHashSet內(nèi)部使用散列以加快查詢速度，同時使用鏈表維護(hù)元素的次序，使得看起來元素是以插入的順序保存的。需要注意的是，生成自己 的類時，Set需要維護(hù)元素的存儲順序，因此要實現(xiàn)Comparable接口并定義compareTo()方法。
4.Map的功能方法
java為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的映射定義了一個接口java.util.Map;它有四個實現(xiàn)類,分別是HashMap Hashtable LinkedHashMap 和TreeMap
Map主要用于存儲健值對，根據(jù)鍵得到值，因此不允許鍵重復(fù),但允許值重復(fù)。
Hashmap 是一個 最常用的Map,它根據(jù)鍵的HashCode 值存儲數(shù)據(jù),根據(jù)鍵可以直接獲取它的值，具有很快的訪問速度。HashMap最多只允許一條記錄的鍵為Null;允許多條記錄的值為 Null;HashMap不支持線程的同步，即任一時刻可以有多個線程同時寫HashMap;可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力.
Hashtable 與 HashMap類似,不同的是:它不允許記錄的鍵或者值為空;它支持線程的同步，即任一時刻只有一個線程能寫Hashtable,因此也導(dǎo)致了Hashtale在寫入時會比較慢。
LinkedHashMap保存了記錄的插入順序，在用Iterator遍歷LinkedHashMap時，先得到的記錄肯定是先插入的.在遍歷的時候會比HashMap慢。
TreeMap能夠把它保存的記錄根據(jù)鍵排序,默認(rèn)是按升序排序，也可以指定排序的比較器，當(dāng)用Iterator 遍歷TreeMap時，得到的記錄是排過序的。
Java代碼 復(fù)制代碼 收藏代碼
  1. public class TestMap {   
  2.     
  3.  /**  
  4.   * 初始化一個Map  
  5.   * @param map  
  6.   */  
  7.  public static void init(Map map){   
  8.   if (map != null){   
  9.    String key = null;   
  10.    for (int i=5; i>0; i--){   
  11.     key = new Integer(i).toString() + ".0";   
  12.     map.put(key, key.toString());   
  13.     //Map中的鍵是不重復(fù)的，如果插入兩個鍵值一樣的記錄，   
  14.     //那么后插入的記錄會覆蓋先插入的記錄   
  15.     map.put(key, key.toString() + "0");   }   
  16.   }   
  17.  }   
  18.  /**  
  19.   * 輸出一個Map  
  20.   * @param map  
  21.   */  
  22.  public static void output(Map map){   
  23.   if (map != null){   
  24.    Object key = null;   
  25.    Object value = null;   
  26.    //使用迭代器遍歷Map的鍵，根據(jù)鍵取值   
  27.    Iterator it = map.keySet().iterator();   
  28.    while (it.hasNext()){   
  29.     key = it.next();   
  30.     value = map.get(key);   
  31.     System.out.println("key: " + key + "; value: " + value );   
  32.    }   
  33.    //或者使用迭代器遍歷Map的記錄Map.Entry   
  34.    Map.Entry entry = null;   
  35.    it = map.entrySet().iterator();   
  36.    while (it.hasNext()){   
  37.     //一個Map.Entry代表一條記錄   
  38.     entry = (Map.Entry)it.next();   
  39.     //通過entry可以獲得記錄的鍵和值   
  40.     //System.out.println("key: " + entry.getKey() + "; value: " + entry.getValue());   
  41.    }   
  42.   }   
  43.  }   
  44.  /**  
  45.   * 判斷map是否包含某個鍵  
  46.   * @param map  
  47.   * @param key  
  48.   * @return  
  49.   */  
  50.  public static boolean containsKey(Map map, Object key){   
  51.   if (map != null){   
  52.    return map.containsKey(key);   
  53.   }   
  54.   return false;   
  55.  }   
  56.  /**  
  57.   * 判斷map是否包含某個值  
  58.   * @param map  
  59.   * @param value  
  60.   * @return  
  61.   */  
  62.  public static boolean containsValue(Map map, Object value){   
  63.   if (map != null){   
  64.    return map.containsValue(value);   
  65.   }   
  66.   return false;   
  67.  }   
  68.  /**  
  69.   * 演示HashMap  
  70.   */  
  71.  public static void testHashMap(){   
  72.   Map myMap = new HashMap();   
  73.   init(myMap);   
  74.   //HashMap的鍵可以為null   
  75.   myMap.put(null,"ddd");   
  76.   //HashMap的值可以為null   
  77.   myMap.put("aaa", null);   
  78.   output(myMap);   
  79.  }   
  80.  /**  
  81.   * 演示Hashtable  
  82.   */  
  83.  public static void testHashtable(){   
  84.   Map myMap = new Hashtable();   
  85.   init(myMap);   
  86.   //Hashtable的鍵不能為null   
  87.   //myMap.put(null,"ddd");   
  88.   //Hashtable的值不能為null   
  89.   //myMap.put("aaa", null);   
  90.   output(myMap);   
  91.  }   
  92.  /**  
  93.   * 演示LinkedHashMap  
  94.   */  
  95.  public static void testLinkedHashMap(){   
  96.   Map myMap = new LinkedHashMap();   
  97.   init(myMap);   
  98.   //LinkedHashMap的鍵可以為null   
  99.   myMap.put(null,"ddd");   
  100.   //LinkedHashMap的值可以為null   
  101.   myMap.put("aaa", null);   
  102.   output(myMap);   
  103.  }   
  104.  /**  
  105.   * 演示TreeMap  
  106.   */  
  107.  public static void testTreeMap(){   
  108.   Map myMap = new TreeMap();   
  109.   init(myMap);   
  110.   //TreeMap的鍵不能為null   
  111.   //myMap.put(null,"ddd");   
  112.   //TreeMap的值不能為null   
  113.   //myMap.put("aaa", null);   
  114.   output(myMap);   
  115.  }   
  116.  public static void main(String[] args) {   
  117.   System.out.println("采用HashMap");   
  118.   TestMap.testHashMap();   
  119.   System.out.println("采用Hashtable");   
  120.   TestMap.testHashtable();   
  121.   System.out.println("采用LinkedHashMap");   
  122.   TestMap.testLinkedHashMap();   
  123.   System.out.println("采用TreeMap");   
  124.   TestMap.testTreeMap();   
  125.      
  126.   Map myMap = new HashMap();   
  127.   TestMap.init(myMap);   
  128.   System.out.println("新初始化一個Map: myMap");   
  129.   TestMap.output(myMap);   
  130.   //清空Map   
  131.   myMap.clear();   
  132.   System.out.println("將myMap clear后，myMap空了么?  " + myMap.isEmpty());   
  133.   TestMap.output(myMap);   
  134.   myMap.put("aaa", "aaaa");   
  135.   myMap.put("bbb", "bbbb");   
  136.   //判斷Map是否包含某鍵或者某值   
  137.   System.out.println("myMap包含鍵aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));   
  138.   System.out.println("myMap包含值aaaa?  "+ TestMap.containsValue(myMap, "aaaa"));   
  139.   //根據(jù)鍵刪除Map中的記錄   
  140.   myMap.remove("aaa");   
  141.   System.out.println("刪除鍵aaa后，myMap包含鍵aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));   
  142.   //獲取Map的記錄數(shù)   
  143.   System.out.println("myMap包含的記錄數(shù):  " + myMap.size());  


3、其他特征
*     List，Set，Map將持有對象一律視為Object型別。
*     Collection、List、Set、Map都是接口，不能實例化。
      繼承自它們的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class，這些才可被實例化。
*     vector容器確切知道它所持有的對象隸屬什么型別。vector不進(jìn)行邊界檢查。

三、Collections
Collections是針對集合類的一個幫助類。提供了一系列靜態(tài)方法實現(xiàn)對各種集合的搜索、排序、線程完全化等操作。
相當(dāng)于對Array進(jìn)行類似操作的類——Arrays。
如，Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。
       Collections.sort(List list); 對list中元素排序
四、如何選擇？
1、容器類和Array的區(qū)別、擇取
      *     容器類僅能持有對象引用（指向?qū)ο蟮闹羔槪皇菍ο笮畔opy一份至數(shù)列某位置。
      *     一旦將對象置入容器內(nèi)，便損失了該對象的型別信息。
2、
     *     在各種Lists中，最好的做法是以ArrayList作為缺省選擇。當(dāng)插入、刪除頻繁時，使用LinkedList()；
        Vector總是比ArrayList慢，所以要盡量避免使用。
     *     在各種Sets中，HashSet通常優(yōu)于HashTree（插入、查找）。只有當(dāng)需要產(chǎn)生一個經(jīng)過排序的序列，才用TreeSet。
        HashTree存在的唯一理由：能夠維護(hù)其內(nèi)元素的排序狀態(tài)。
     *     在各種Maps中
        HashMap用于快速查找。
     *     當(dāng)元素個數(shù)固定，用Array，因為Array效率是最高的。
結(jié)論：最常用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。而且，我們也會發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，用TreeXXX都是排序的。

注意：
1、Collection沒有g(shù)et()方法來取得某個元素。只能通過iterator()遍歷元素。
2、Set和Collection擁有一模一樣的接口。
3、List，可以通過get()方法來一次取出一個元素。使用數(shù)字來選擇一堆對象中的一個，get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList構(gòu)造堆棧stack、隊列queue。
5、Map用 put(k,v) / get(k)，還可以使用containsKey()/containsValue()來檢查其中是否含有某個key/value。
      HashMap會利用對象的hashCode來快速找到key。
    *     hashing
          哈希碼就是將對象的信息經(jīng)過一些轉(zhuǎn)變形成一個獨一無二的int值，這個值存儲在一個array中。
          我們都知道所有存儲結(jié)構(gòu)中，array查找速度是最快的。所以，可以加速查找。
     
          發(fā)生碰撞時，讓array指向多個values。即，數(shù)組每個位置上又生成一個梿表。
6、Map中元素，可以將key序列、value序列單獨抽取出來。
使用keySet()抽取key序列，將map中的所有keys生成一個Set。
使用values()抽取value序列，將map中的所有values生成一個Collection。
為什么一個生成Set，一個生成Collection？那是因為，key總是獨一無二的，value允許重復(fù)。

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