Java-list，set，map的区别
jdk中api的定义
Collection
├----List
│ ├----LinkedList
│ ├----ArrayList
│ └----Vector
│ └----Stack
└----Set
Map
├----Hashtable
├----HashMap
├ ├----LinkedHashMap
└----WeakHashMap
Set,List,Map的区别
- Set（集）
- List（列表）
- Map（映射）
世间上本来没有集合,(只有数组参考C语言)但有人想要,所以有了集合 有人想有可以自动扩展的数组,所以有了List 有的人想有没有重复的数组,所以有了set 有人想有自动排序的组数,所以有了TreeSet,TreeList,Tree** 而几乎有有的集合都是基于数组来实现的. 因为集合是对数组做的封装,所以,数组永远比任何一个集合要快 但任何一个集合,比数组提供的功能要多 一：数组声明了它容纳的元素的类型，而集合不声明。这是由于集合以object形式来存储它们的元素。 二：一个数组实例具有固定的大小，不能伸缩。集合则可根据需要动态改变大小。 三：数组是一种可读/可写数据结构－－－没有办法创建一个只读数组。然而可以使用集合提供的ReadOnly方法，以只读方式来使用集合。该方法将返回一个集合的只读版本。
Collection接口
public interface Collection<E> extends Iterable<E>
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。
boolean add(Object o) ：向集合中加入一个对象的引用 void clear()：删除集合中所有的对象，即不再持有这些对象的引用 boolean isEmpty() ：判断集合是否为空 boolean contains(Object o) ： 判断集合中是否持有特定对象的引用 Iterartor iterator() ：返回一个Iterator对象，可以用来遍历集合中的元素 boolean remove(Object o) ：从集合中删除一个对象的引用 int size() ：返回集合中元素的数目 Object[] toArray() ： 返回一个数组，该数组中包括集合中的所有元素
关于：Iterator() 和toArray() 方法都用于集合的所有的元素，前者返回一个Iterator对象，后者返回一个包含集合中所有元素的数组。
Iterator接口声明了如下方法：
hasNext()：判断集合中元素是否遍历完毕，如果没有，就返回true
next() ：返回下一个元素
remove()：从集合中删除上一个有next()方法返回的元素。
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
public interface List<E> extends Collection<E>
List的特征是其元素以线性方式存储，集合中可以存放重复对象。
ArrayList() : 代表长度可以改变得数组。可以对元素进行随机的访问，向ArrayList()中插入与删除元素的速度慢。
LinkedList(): 在实现中采用链表数据结构。插入和删除速度快，访问速度慢。
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。
对于List的随机访问来说，就是只随机来检索位于特定位置的元素。 List 的 get(int index) 方法放回集合中由参数index指定的索引位置的对象，下标从“0” 开始。最基本的两种检索集合中的所有对象的方法：
1： for循环和get()方法：
for(int i=0; i<list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); }
2： 使用 迭代器（Iterator）:
Iterator it=list.iterator(); while(it.hashNext()){ System.out.println(it.next()); }
次序是List最重要的特点：它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法，使得能够向List中间插入与移除元素(这只推 荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元 素。
LinkedList类
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
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(...));
对顺序访问进行了优化，向List中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。(使用ArrayList代替。)还具有下列方 法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
ArrayList类
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
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）。
由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问，但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历 ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。
Vector类
public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
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
public class Stack<E> extends Vector<E>
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。
stack后进先出的方式为通过pop()方法获取顶部对象，也就是最后一个添加的为顶部对象，然后将这个顶部对象从stack容器中删除，在使用pop时为stack容器的中元素前移
import java.util.Stack; public class StackTest { public static void main(String[] args) { Stack<String> stack = new Stack<String>(); System.out.println("now the stack is " + isEmpty(stack)); stack.push("1"); stack.push("2"); stack.push("3"); stack.push("4"); stack.push("5"); System.out.println("now the stack is " + isEmpty(stack)); System.out.println(stack.peek()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.pop()); System.out.println(stack.search("2")); } public static String isEmpty(Stack<String> stack) { return stack.empty() ? "empty" : "not empty"; } }
输出
now the stack is not empty
5
5
4
2
Set接口
public interface Set<E> extends Collection<E>
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。
Set是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序，并且没有重复对象。 Set接口主要实现了两个实现类：
HashSet： HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，存取速度比较快
TreeSet ：TreeSet类实现了SortedSet接口，能够对集合中的对象进行排序。
Set 的用法：存放的是对象的引用，没有重复对象
Set set=new HashSet(); String s1=new String("hello"); String s2=s1; String s3=new String("world"); set.add(s1); set.add(s2); set.add(s3); System.out.println(set.size());//打印集合中对象的数目 为 2
Set 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中？
boolean isExists=false; Iterator iterator=set.iterator(); while(it.hasNext()){ String oldStr=it.next(); if(newStr.equals(oldStr)){ isExists=true; } }
Set的功能方法
Set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只 是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为。)Set不保存重复的元素(至于如何判断元素相同则较为负责)
Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的，因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。
HashSet：为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。
TreeSet： 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。
HashSet
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
其中方法：
// 使用 HashMap 的 key 保存 HashSet 中所有元素 private transient HashMap<E,Object> map; // 定义一个虚拟的 Object 对象作为 HashMap 的 value private static final Object PRESENT = new Object(); ... // 初始化 HashSet，底层会初始化一个 HashMap public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>(); } // 以指定的 initialCapacity、loadFactor 创建 HashSet // 其实就是以相应的参数创建 HashMap public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity , loadFactor); } // 调用 map 的 keySet 来返回所有的 key public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator(); } // 调用 HashMap 的 size() 方法返回 Entry 的数量，就得到该 Set 里元素的个数 public int size() { return map.size(); } // 调用 HashMap 的 isEmpty() 判断该 HashSet 是否为空， // 当 HashMap 为空时，对应的 HashSet 也为空 public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } // 调用 HashMap 的 containsKey 判断是否包含指定 key //HashSet 的所有元素就是通过 HashMap 的 key 来保存的 public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } // 将指定元素放入 HashSet 中，也就是将该元素作为 key 放入 HashMap public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT) == null; } // 调用 HashMap 的 remove 方法删除指定 Entry，也就删除了 HashSet 中对应的元素 public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } // 调用 Map 的 clear 方法清空所有 Entry，也就清空了 HashSet 中所有元素 public void clear() { map.clear(); }
由上面源程序可以看出，HashSet 的实现其实非常简单，它只是封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。
HashSet 的绝大部分方法都是通过调用 HashMap 的方法来实现的，因此 HashSet 和 HashMap 两个集合在实现本质上是相同的。
TreeSet
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
测试
package 集合类.Set类; /** * Set不允许重复数据 */ /** * TreeSet 是用来进行集合排序的，请注意他和LinkedHashSet的区别。 TreeSet是按照一定的规则，将加入到集合里面的数据进行排序， 而LinkedHashSet是严格按照你放入集合的顺序进行使用 * @author jjj */ import java.util.Arrays; import java.util.Comparator; import java.util.Set; import java.util.TreeSet; public class TreeSet类 { public static void main(String[] args) { // 测试自然排序 testNature(); // 测试指定排序方式 testComparator(); // 测试特殊的混合对象排序 testMix(); } public static void testNature() { // 测试一下数字 TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>(); // 反向存入整数数据 for (int i = 10; i >= 1; i--) { set.add(i); } //如果add了相同的数据，是无效的，因为set集合不能重复元素 set.add(10); // 输出看看 // 可以看到数据为自然的数字排序 showSet(set); // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] // 测试一下字符串 TreeSet<String> set2 = new TreeSet<String>(); // 同样反向放入 for (int i = 10; i >= 1; i--) { set2.add(i + ""); } // 看输出结果 // 10 的自然排序没有2高，因为字符'1'小于'2' showSet(set2); // [1, 10, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] // TreeSet里面的数据因为要排队 // 所以如果是混合类型数据的数据，如果不能字段转换 // 将出现异常 java.lang.ClassCastException: } public static void testComparator() { // 同样测试数字，我们要反向排序 TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>(new MyIntegerComparator()); // 反向存入整数数据 for (int i = 10; i >= 1; i--) { set.add(i); } // 输出看看 // 可以看到数据为我们期望的反向排序了 showSet(set); // [10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1] // 我们指定更奇怪的排序，奇数在前面，偶数在后面 // 我们使用匿名内部类 TreeSet<Integer> set2 = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() { public int compare(Integer o1, Integer o2) { if (o1 % 2 != 0) { if (o2 % 2 != 0) { return o2.compareTo(o1); } return -1; } if (o2 % 2 != 0) { return 1; } return o2.compareTo(o1); } }); // 反向存入整数数据 for (int i = 10; i >= 1; i--) { set2.add(i); } // 输出看看 // 可以看到数据，技术的在前面，且从大到小排序 // 偶数在后面，也是从大到小排序 showSet(set2); // [9, 7, 5, 3, 1, 10, 8, 6, 4, 2] } /** * 混合对象，你要为每个对象类型进行计较控制，避免出现转换异常. */ public static void testMix() { // 我们测试混合类型的对象，比如字符串和整数 // 如果我们不指定自己的比较器，而使用默认的自然比较器 // 将发生异常 TreeSet set = new TreeSet(new Comparator() { public int compare(Object o1, Object o2) { // 我们用字符串比较好了 return o1.toString().compareTo(o2.toString()); } }); for (int i = 10; i >= 1; i--) { set.add(i); // 存入整数 set.add(i + ""); // 存入字符串 } // 输出看看 // 里面的内容确实按照字符串进行排序了。 // 数字被转化为字符串再参与比较。 showSet(set); // [1, 10, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] } /** * 显示Set里面的数据。 * * @param set */ private static void showSet(Set set) { System.out.println(Arrays.toString(set.toArray())); } } // 注意，我指定了强制类型的比较器 class MyIntegerComparator implements Comparator<Integer> { public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2.compareTo(o1);// 使用反向的比较 } }
Map接口
public interface Map<K,V>
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。
Map 是一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。 Map没有继承于Collection接口 从Map集合中检索元素时，只要给出键对象，就会返回对应的值对象。
Map 的常用方法：
1 添加，删除操作：
Object put(Object key, Object value)： 向集合中加入元素 Object remove(Object key)： 删除与KEY相关的元素 void putAll(Map t)： 将来自特定映像的所有元素添加给该映像 void clear()：从映像中删除所有映射
2 查询操作：
Object get(Object key)：获得与关键字key相关的值 。Map集合中的键对象不允许重复，也就说，任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false.，但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。
Map的功能方法
方法put(Object key, Object value)添加一个“值”(想要得东西)和与“值”相关联的“键”(key)(使用它来查找)。方法get(Object key)返回与给定“键”相关联的“值”。可以用containsKey()和containsValue()测试Map中是否包含某个“键”或“值”。 标准的Java类库中包含了几种不同的Map：HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它们都有同样的基本接口Map，但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。
执行效率是Map的一个大问题。看看get()要做哪些事，就会明白为什么在ArrayList中搜索“键”是相当慢的。而这正是HashMap提高速 度的地方。HashMap使用了特殊的值，称为“散列码”(hash code)，来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int值，它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。所有Java对象都 能产生散列码，因为hashCode()是定义在基类Object中的方法。
HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的。此方法能够显着提高性能。
Map : 维护“键值对”的关联性，使你可以通过“键”查找“值”
HashMap：Map基于散列表的实现。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量capacity和负载因子load factor，以调整容器的性能。
LinkedHashMap： 类似于HashMap，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。
TreeMap ： 基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在 于，你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。
WeakHashMao ：弱键(weak key)Map，Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾收集器回收。
IdentifyHashMap： : 使用==代替equals()对“键”作比较的hash map。专为解决特殊问题而设计。
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。
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。
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。
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. 在除需要排序时使用TreeSet,TreeMap外,都应使用HashSet,HashMap,因为他们 的效率更高。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
