Java集合类具体解释
集合类说明及差别
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap
Collection接口
Collection是最主要的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些
Collection同意同样的元素而还有一些不行。一些能排序而还有一些不行。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。
全部实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无參数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个
Collection參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有同样的元素。后
一个构造函数同意用户复制一个Collection。
怎样遍历Collection中的每个元素?不论Collection的实际类型怎样,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子就可以逐一訪问Collection中每个元素。典型的使用方法例如以下:
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
List是有序的Collection,使用此接口可以精确的控制每一个元素插入的位置。用户可以使用索引(元素在List中的位置,相似于数组下标)来訪问List中的元素,这相似于Java的数组。
和以下要提到的Set不同,List同意有同样的元素。
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,同意加入�,删除,设定元素,
还能向前或向后遍历。
实现List接口的经常使用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。
LinkedList类
LinkedList实现了List接口,同意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。假设多个线程同一时候訪问一个List,则必须自己实现訪问同步。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。它同意全部元素,包含null。ArrayList没有同步。
size,isEmpty,get,set方法执行时间为常数。可是add方法开销为分摊的常数,加入�n个元素须要O(n)的时间。其它的方法执行时间为线性。
每一个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加入�新元素而自己主动添加�,可是增长算法
并未定义。当须要插入大量元素时,在插入前能够调用ensureCapacity方法来添加�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很相似ArrayList,可是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,尽管和
ArrayList创建的Iterator是同一接口,可是,由于Vector是同步的,当一个Iterator被创建并且正在被使用,还有一个线程改变了
Vector的状态(比如,加入�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。主要的push和pop
方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法測试堆栈是否为空,search方法检測一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口
Set是一种不包括反复的元素的Collection,即随意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
非常明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection參数不能包括反复的元素。
请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。假设一个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。
Map接口
请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包括同样的key,每一个key仅仅能映射一个
value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容能够被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。
Hashtable类
Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。不论什么非空(non-null)的对象都可作为key或者value。
加入�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两个參数调整性能。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能够节省空间但对应的查找时间将增大,这会影响像get和put这种操作。
使用Hashtable的简单示比例如以下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key各自是”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,比方2,用对应的key:
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);
因为作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之相应的value的位置,因此不论什么作为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,假设你用自己定义的类当作key的话,要相当小心,依照散列函数的定义,假设两个对象相
同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须同样,但假设两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如
果两个不同对象的hashCode同样,这样的现象称为冲突,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。
假设同样的对象有不同的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),要避免这样的问题,仅仅须要牢记一条:要同一时候复写equals方法和hashCode方法,而不要仅仅写当中一个。
Hashtable是同步的。
HashMap类
HashMap和Hashtable相似,不同之处在于HashMap是非同步的,而且同意null,即null value和null
key。,可是将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,假设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”,假设一个key不再被外部所引用,那么该key能够被GC回收。
总结
假设涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于须要高速插入,删除元素,应该使用LinkedList,假设须要高速随机訪问元素,应该使用ArrayList。
假设程序在单线程环境中,或者訪问只在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,假设多个线程可能同一时候操作一个类,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,这样假设以后须要将ArrayList换成LinkedList时,client代码不用改变。这就是针对抽象编程。
同步性
Vector是同步的。这个类中的一些方法保证了Vector中的对象是线程安全的。而ArrayList则是异步的,因此ArrayList中的对象并
不是线程安全的。由于同步的要求会影响运行的效率,所以假设你不须要线程安全的集合那么使用ArrayList是一个非常好的选择,这样能够避免由于同步带
来的不必要的性能开销。
数据增长
从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用数组(Array)来控制集合中的对象。当你向这两种类型中添加�元素的时候,假设元素的数目
超出了内部数组眼下的长度它们都须要扩展内部数组的长度,Vector缺省情况下自己主动增长原来一倍的数组长度,ArrayList是原来的50%,所以最
后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际须要的要大。所以假设你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势,由于你能够通过设置集合的初
始化大小来避免不必要的资源开销。
使用模式
在ArrayList和Vector中,从一个指定的位置(通过索引)查找数据或是在集合的末尾添加�、移除一个元素所花费的时间是一样的,这个时间我们用
O(1)表示。可是,假设在集合的其它位置添加�或移除元素那么花费的时间会呈线形增长:O(n-i),当中n代表集合中元素的个数,i代表元素添加�或移除
元素的索引位置。为什么会这样呢?以为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的全部元素都要运行位移的操作。这一切意味着什么呢?
这意味着,你仅仅是查找特定位置的元素或仅仅在集合的末端添加�、移除元素,那么使用Vector或ArrayList都能够。假设是其它操作,你最好选择其它
的集合操作类。比方,LinkList集合类在添加�或移除集合中不论什么位置的元素所花费的时间都是一样的?O(1),但它在索引一个元素的使用缺比較慢
-O(i),当中i是索引的位置.使用ArrayList也非常easy,由于你能够简单的使用索引来取代创建iterator对象的操作。LinkList也
会为每一个插入的元素创建对象,全部你要明确它也会带来额外的开销。
最后,在《Practical Java》一书中Peter
Haggar建议使用一个简单的数组(Array)来取代Vector或ArrayList。尤其是对于运行效率要求高的程序更应如此。由于使用数组
(Array)避免了同步、额外的方法调用和不必要的又一次分配空间的操作。
相互差别
Vector和ArrayList
1,vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而arraylist是线程异步的,是不安全的。假设不考虑到线程的安全因素,一般用
arraylist效率比較高。
2,假设集合中的元素的数目大于眼下集合数组的长度时,vector增长率为眼下数组长度的100%,而arraylist增长率为眼下数组长度
的50%.如过在集合中使用数据量比較大的数据,用vector有一定的优势。
3,假设查找一个指定位置的数据,vector和arraylist使用的时间是同样的,都是0(1),这个时候使用vector和arraylist都能够。而
假设移动一个指定位置的数据花费的时间为0(n-i)n为总长度,这个时候就应该考虑到使用linklist,由于它移动一个指定位置的数据
所花费的时间为0(1),而查询一个指定位置的数据时花费的时间为0(i)。
ArrayList
和Vector是採用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便添加�和插入元素,都同意直接序号索引元素,可是插入数据要设计到数组元素移动
等内存操作,所以索引数据快插入数据慢,Vector因为使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要
差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据须要进行向前或向后遍历,可是插入数据时仅仅须要记录本项的前后项就可以,所以插入数度较快!
arraylist和linkedlist
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机訪问get和set,ArrayList认为优于LinkedList,由于LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove,LinedList比較占优势,由于ArrayList要移动数据。
这一点要看实际情况的。若仅仅对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数
据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 由于ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的全部数据。
HashMap与TreeMap
(注)
文章出处:http://www.diybl.com/course/3_program/java/javaxl/200875/130233.html
1、HashMap通过hashcode对其内容进行高速查找,而TreeMap中全部的元素都保持着某种固定的顺序,假设你须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)。
HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。
2、
HashMap通过hashcode对其内容进行高速查找,而TreeMap中全部的元素都保持着某种固定的顺序,假设你须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)。集合框架”提供两种常规的Map实现:HashMap和TreeMap
(TreeMap实现SortedMap接口)。
3、在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap
是最好的选择。但假设您要按自然顺序或自己定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。使用HashMap要求加入�的键类明白定义了hashCode()和
equals()的实现。 这个TreeMap没有调优选项,由于该树总处于平衡状态。
结过研究,在原作者的基础上我还发现了一点,二树map一样,但顺序不一样,导致hashCode()不一样。
相同做測试:
在hashMap中,相同的值的map,顺序不同,equals时,false;
而在treeMap中,相同的值的map,顺序不同,equals时,true,说明,treeMap在equals()时是整理了顺序了的。
hashtable与hashmap
一.历史原因:Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的,HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现
二.同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的
三.值:仅仅有HashMap能够让你将空值作为一个表的条目的key或value
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