java容器类总结

1.java容器分类图

　　说明：左图为简化图（其中粗线部分是重点的容器），右图为完整容器分类图

2.容器类接口和抽象容器类

2.1 说明

　　容器接口是容器的基础。使用接口可以将容器的实现与容器接口分开，因而可以使用相同的方法访问容器而不需关心容器具体的数据结构。

　　同理，Iterator接口也使用户能够使用相同的方法访问不同的容器类。

2.2 容器接口（Collection，Map，Iterator）

　　1）collection接口

　　　　* boolean add(Object obj): 添加对象，集合发生变化则返回true
　　　　* Iterator iterator()：返回Iterator接口的对象
　　　　* int size()
　　　　* boolean isEmpty()
　　　　* boolean contains(Object obj)
　　　　* void clear()
 　　　 * <T> T[] toArray(T[] a)

　　2）Map接口（存放键值对，Map中的值也可以是一个容器）

　　　　* Object get（Object key）
　　　　* Object put（Object key, Object value）
　　　　* Set keySet() : returns the keys set      Set<K> keySet()
　　　　* Set entrySet(): returns mappings set    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
　　　　* containsKey()
　　　　* containsValue()

　　3）Iterator接口

　　　　* Object next()
　　　　* boolean hasNext()
　　　　* void remove()

　　注意：remove函数不能连续执行多次，否则返回IllegalStateException

（ if the next method has not yet been called, or the remove method has already been called after the last call to the next method.）

通常用法：

　　Iterator it=collection.iterator();
　　　　while(it.hasNext())
　　　　{
　　　　 Object obj=it.next();
 　　　　//do something
　　　　}

2.3 子接口（List，Set，ListIterator，SortedMap，SortedSet）

　　1）List（有顺序可以重复，有顺序所以操作时可以在方法中加入索引参数，如下：）

　　* boolean add(E element)
　　* void add(int index, E element) 
　　* E set（int index, E element）
　　* E get(int index);

　　2）Set（无顺序不可以重复，无序因而不能通过索引操作对象）

　　3）ListIterator（Iterator for List，List是双向表，因而在Iterator上增加了一些新的方法，允许traverse the List in either direction）

　　* boolean hasPrevious();
　　* E previous();
　　* int previousIndex()

　　4) SortedMap

　　说明：保证按照键的升序排列的映射，可以按照键的自然顺序（ Comparable 接口）进行排序， 或者通过创建有序映射时提供的比较器进行排序

　　(A Map that further provides a total ordering on its keys. The map is ordered according to the natural ordering of its keys, or by a Comparator typically provided at sorted map creation time)

　　public interface SortedMap<K,V>extends Map<K,V>
 
　　* Comparator comparator()
　　*　Object firstKey()
　　*　Object lastKey()

　　5)SortedSet　

　　主要用于排序操作，实现此接口的子类都是排序的子类

 public interface SortedSet<E>extends Set<E>

　　* Comparator comparator()
　　*　E first() ：返回第一个元素
　　*　E last() 
   *  SortedSet<E> headSet(E toElement): 返回less than toElement
　　*  SortedSet<E> tailSet(E fromElement)
　　*  SortedSet<E> subSet(E fromElement)

2.4抽象容器类

　　1）说明：使用抽象容器类可以方便的定义类，而不用在每个类中都实现容器接口container 中的所有的方法

　　2）包含：

　  * AbstractCollection  　　　 public abstract class AbstractCollection<E>extends Objectimplements Collection<E>
 　 * AbstractList              public abstract class AbstractList<E>extends AbstractCollection<E>implements List<E>
 　 * AbstractSet   　　　　　　  public abstract class AbstractSet<E>extends AbstractCollection<E>implements Set<E>
　　* AbstactMap                public abstract class AbstractMap<K,V>extends Object implements Map<K,V>
　  * AbstractSequentialList    public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E>

3.具体容器类

3.1概括

1）collection: ArrayList,LinkedLsit,Vector,Stack

　　　　　　 TreeSet,HashSet,LinkedHashSet

2) Map: 　　 HashMap,LinkedHashMap,WeakHashMap, TreeMap, HashTable, IdentityHashTable(其中key的比较是通过==而不是equals)

3.2常用的容器类

1）ArrayList 与 LinkedList（均非同步，多线程时需要考虑线程安全问题），Vector（同步）,Stack

　　　1. List 接口支持通过索引的方法来访问元素：ArrayList 随机访问快改慢；LinkedList改快随机访问慢；Vector实现了同步，因而比ArrayList慢

　　　 2. LinkedList使用双向链表实现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）。

　　　 3. ArrayList没有定义增长算法，当需要插入大量元素是，可调用ensureCapacity方法提高添加效率

　　 4. Vector类似与ArrayList，但是是同步的，多线程安全（另外一点区别是ArrayList扩容时默认增长一半，Vector增长一倍）。无论是单线程还是多线程，Vector都比ArrayList慢

　　　 5. Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈

　　　 6.若需要实现同步可以调用Collections工具类的synchronizedList方法，如下：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
synchronized(list) {
      Iterator i = list.iterator(); // Must be in synchronized block
      while (i.hasNext())
          foo(i.next());
  }
或者：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());

　　　7.定义如下：（注意LinkedList实现了Deque）

public class ArrayList<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable

public class Vector<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

2）TreeSet, HashSet, LinkedHashSet（HashSet，TreeSet不是线程安全的）

　　1. TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态，效率很高，可提高程序的效率；TreeSet通过compareTo或者compare排序，因而只要值相等即使equals不等（不同对象）也不能加到集合中（fails to obey Set interface）

　　2. HashSet，效率很高，和TreeSet不同的是通过比较对象的equals区分不同对象，这样不同的对象可以不被重复的加入到集合中。

　　 hashCode()函数不好确定，对象默认的hashCode函数试对象的内存地址值，hashCode函数的好坏是HashSet性能的关键。

　　3. LinkedHashSet,和HashSet相同，同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但是它同时使用链表维护元素的次序。LinkedHashSet在迭代访问Set中的全部元素时，性能比HashSet好，但是插入时性能稍微逊色于HashSet。

　　4. Set可以插入null，最多一个null

3) HashMap（非同步）, HashTable（线程安全）, TreeMap, WeakHashMap

　　1.HashTable与HashMap区别：（详情请查看HashTable与HashMap）

　　　　　　　　　　　　　　　　　1） Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap继承自AbstractMap类。但二者都实现了Map接口。

　　　　　　　　　　　　　　　　　2） Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非Synchronize的

　　　　　　　　　　　　　　　　　3）Hashtable中，key和value都不允许出现null值;HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null

　　　　　　　　　　　　　　　　　4） HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计算hash值。

　 2. WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，WeakHashMap使用元素的引用而不是值作为key，也就是说必须在引用相同（a==b）的情况下才能找到相关的值。另外，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

3. TreeMap是SortedMap接口的基于红黑树的实现。此类保证了映射按照升序顺序排列关键字，根据使用的构造方法不同，可能会按照键的类的自然顺序进行排序

4.定义如下：

public class Hashtable  extends Dictionary  implements Map, Cloneable, Serializable
public class HashMap  extends AbstractMap  implements Map, Cloneable, Serializable
public class TreeMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable

4.容器类使用补充

　　1）使用抽象编程思想，创建时使用父类引用指向子类对象，返回时返回抽象接口

　　2）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。

　　3）如果程序在单线程环境中使用非同步的类，其效率较高

　　4）可以使用Collections 工具类中unmodifiableList/unmodifiableMap/unmodifiableSet/unmodifiableSortedMap/unmodifiableSortedSet等创建不能修改的List,Map,List等

　　5）可以使用Collections工具类中Collections.synchronizedList(new ArrayList())等实现同步

　　6) 可以使用Arrays.equal()判断两个数组是否相等