java集合复习1

首先看看整体类和接口框架图：

Java Collections Framework是Java提供的对集合进行定义，操作，和管理的包含一组接口，类的体系结构。

 

Java集合框架的基本接口/类层次结构：

java.util.Collection [I]
+--java.util.List [I]
   +--java.util.ArrayList [C]
   +--java.util.LinkedList [C]
   +--java.util.Vector [C]
      +--java.util.Stack [C]
+--java.util.Set [I]
   +--java.util.HashSet [C]
   +--java.util.SortedSet [I]
      +--java.util.TreeSet [C]

java.util.Map [I]
+--java.util.SortedMap [I]
   +--java.util.TreeMap [C]
+--java.util.Hashtable [C]
+--java.util.HashMap [C]
+--java.util.LinkedHashMap [C]
+--java.util.WeakHashMap [C]

 

[I]：接口

[C]：类

 

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。

    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。

 

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。

    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。

 

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继承自Collection接口。Set是一种不能包含有重复元素的集合，即对于满足e1.equals(e2)条件的e1与e2对象元素，不能同时存在于同一个Set集合里，换句话说，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。

 

    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。

 

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不是同步的，需要用以下语句来进行S同步转换：
            Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
 

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。

    Map接口由Map的内容提供3种类型的集合视图，一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射关系的集合。

 

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。

 

对集合操作的工具类

    Java提供了java.util.Collections，以及java.util.Arrays类简化对集合的操作

    java.util.Collections主要提供一些static方法用来操作或创建Collection，Map等集合。

    java.util.Arrays主要提供static方法对数组进行操作。。

 

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。

    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。

    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。

 

    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。

    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。

 

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。

 

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。

 

面试题：

几个面试常见问题：
1.Q:ArrayList和Vector有什么区别？HashMap和HashTable有什么区别？
   A:Vector和HashTable是线程同步的（synchronized）。性能上，ArrayList和HashMap分别比Vector和Hashtable要好。

2.Q:大致讲解java集合的体系结构
   A:List、Set、Map是这个集合体系中最主要的三个接口。
      其中List和Set继承自Collection接口。
      Set不允许元素重复。HashSet和TreeSet是两个主要的实现类。
      List有序且允许元素重复。ArrayList、LinkedList和Vector是三个主要的实现类。
      Map也属于集合系统，但和Collection接口不同。Map是key对value的映射集合，其中key列就是一个集合。key不能重复，但是value可以重复。HashMap、TreeMap和Hashtable是三个主要的实现类。
      SortedSet和SortedMap接口对元素按指定规则排序，SortedMap是对key列进行排序。

3.Q：Comparable和Comparator区别
    A:调用java.util.Collections.sort(List list)方法来进行排序的时候，List内的Object都必须实现了Comparable接口。
        java.util.Collections.sort(List list，Comparator c)，可以临时声明一个Comparator 来实现排序。
        Collections.sort(imageList, new Comparator() {
            public int compare(Object a, Object b) {
                int orderA = Integer.parseInt( ( (Image) a).getSequence());
                int orderB = Integer.parseInt( ( (Image) b).getSequence());
                return orderA - orderB;
           }
        });
        如果需要改变排列顺序
        改成return orderb - orderA 即可。

4.Q:简述equals()和hashCode()
    A:...不知道。下回分解

public interface 
Collection 
            extends Iterable


public interface 
List
            extends Collection


public abstract class 
AbstractList 
            extends AbstractCollection
            implements List


public class
Vector 
            extends AbstractList 
            implements List, 
                                   RandomAccess, 
                                   java.lang.Cloneable, 
                                   java.io.Serializable
基于Array
是“sychronized”的


public class 
ArrayList 
        extends AbstractList
        implements List, 
                          RandomAccess, 
                          Cloneable, 
                          java.io.Serializable
基于Array
ArrayList是非同步的。所以在性能上要比Vector优越一些


public class 
LinkedList
        extends AbstractSequentialList
        implements List, 
                          Queue, 
                          Cloneable, 
                          java.io.Serializable
不基于Array

基于Array的List（Vector，ArrayList）适合查询，而LinkedList（链表）适合添加，删除操作




List基本上都是以Array为基础。但是Set则是在HashMap的基础上来实现的，这个就是Set和List的根本区别
public abstract class AbstractSet 
    extends AbstractCollection 
    implements Set


public class HashSet
    extends AbstractSet
    implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
HashSet的存储方式是把HashMap中的Key作为Set的对应存储项


public class LinkedHashSet
    extends HashSet
    implements Set, Cloneable, java.io.Serializable


public class TreeSet
    extends AbstractSet
    implements SortedSet, Cloneable, java.io.Serializable
它是通过SortedMap来实现的




public interface Map<K,V>


public abstract class AbstractMap<K,V> 
    implements Map<K,V>


public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable


public class TreeMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements SortedMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）