Java基础之集合
转载: Java基础之集合
参考文章：
一、Java集合结构图
但是本文只介绍在实际工作中比较经常使用的集合类型，下面是Java常用集合结构图：
二、Collection及其子类型介绍
2.1、Collection接口
Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object的集合，这些Object被称作Collection的元素。
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。
Collection<Object> collection1 = new ArrayList<Object>(); //无参构造方法
collection1.add("123");
Collection<Object> collection2 = new ArrayList<Object>(collection1); //带参构造方法
System.out.println(collection2); // 结果为[123]
//Collection<Object> c = Collection<Object>();这样写是不对的，因为Collection是接口不能实例化
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
}
根据用途的不同，Collection又划分为List与Set。
2.2、List接口
List继承自Collection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。
List list = new ArrayList<Object>();
list.add("123");
System.out.println(list.get(0)); // 结果为 123 ， 允许通过下标获取元素
跟Set集合不同的是，List允许有重复元素。对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，可以同时存在于List集合中。当然，也有List的实现类不允许重复元素的存在。
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。
2.3、LinkedList类
LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，add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，如：
List<String> linkedList = Collections.synchronizedList(new LinkedList<String>())
2.4、ArrayList类
ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。 和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。
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。
ArrayList<Object> list = new ArrayList<Object>();
list.ensureCapacity(4*10100);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
list.add(i);
}
2.5、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。
关于ConcurrentModificationException异常原因和解决方法，请参考文章：
Java ConcurrentModificationException异常原因和解决方法
2.6、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。
2.7、Set接口
Set继承自Collection接口。Set是一种不能包含有重复元素的集合，Set集合里任意两个元素e1和e2都满足e1.equals(e2)==false条件，Set最多有一个null元素。因为Set的这个制约，在使用Set集合的时候，应该注意：
1、为Set集合里的元素的实现类实现一个有效的equals(Object)方法。
2、对Set的构造函数，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
2.8、HashSet类
此类实现 Set 接口，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。它不保证集合的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。HashSet是非同步的.
三、Map及其子类型介绍
3.1、Map接口
Map没有继承Collection接口。也就是说Map和Collection是2种不同的集合。Collection可以看作是（value）的集合，而Map可以看作是（key，value）的集合。
3.2、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<String,String> numbers = new Hashtable<String,String>();
numbers.put("one", "1");
numbers.put("two", "2");
numbers.put("three", "3");
要取出一个数，比如2，用相应的key：
String n = 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。
3.3、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。
3.4、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。
四、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、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。
4、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。
5、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
6、Set和Collection拥有一模一样的接口。
7、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)
8、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
9、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。
10、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。
