java中Map,List与Set的差别

java集合的主要分为三种类型：

Set（集）
List（列表）
Map（映射）

要深入理解集合首先要了解下我们熟悉的数组：

数组是大小固定的，而且同一个数组仅仅能存放类型一样的数据（基本类型/引用类型）。而JAVA集合能够存储和操作数目不固定的一组数据。全部的JAVA集合都位于 java.util包中！ JAVA集合仅仅能存放引用类型的的数据。不能存放基本数据类型。

简单说下集合和数组的差别：(參考文章：《Thinking In Algorithm》03.数据结构之数组)

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<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:12px;">世间上本来没有集合,(仅仅有数组參考C语言)但有人想要,所以有了集合
有人想有能够自己主动扩展的数组,所以有了List
有的人想有没有反复的数组,所以有了set
有人想有自己主动排序的组数,所以有了TreeSet,TreeList,Tree**
而差点儿有有的集合都是基于数组来实现的.
由于集合是对数组做的封装,所以,数组永远比不论什么一个集合要快
但不论什么一个集合,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。这是因为集合以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。集合则可依据须要动态改变大小。
三：数组是一种可读/可写数据结构－－－没有办法创建一个仅仅读数组。然而能够使用集合提供的ReadOnly方法。以仅仅读方式来使用集合。

该方法将返回一个集合的仅仅读版本号。</span>

Java全部“存储及随机訪问一连串对象”的做法。array是最有效率的一种。

1、

效率高。但容量固定且无法动态改变。

array另一个缺点是，无法推断当中实际存有多少元素，length仅仅是告诉我们array的容量。

2、Java中有一个Arrays类，专门用来操作array。

arrays中拥有一组static函数，

equals()：比較两个array是否相等。array拥有同样元素个数，且全部相应元素两两相等。

fill()：将值填入array中。

sort()：用来对array进行排序。

binarySearch()：在排好序的array中寻找元素。

System.arraycopy()：array的复制。

若撰敲代码时不知道到底须要多少对象，须要在空间不足时自己主动扩增容量，则须要使用容器类库，array不适用。所以就要用到集合。

那我们開始讨论java中的集合。

集合分类：

Collection：List、Set

Map：HashMap、HashTable

1.1 Collection接口

Collection是最主要的集合接口。声明了适用于JAVA集合（仅仅包含Set和List）的通用方法。 Set 和List 都继承了Conllection,Map。

1.1.1 Collection接口的方法：

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" style="color:rgb(160,160,160); text-decoration:none; background-color:inherit; border:none; padding:0px; margin:0px 10px 0px 0px; font-size:9px">?

<span style="font-weight: normal;">boolean add(Object o) ：向集合中增加一个对象的引用
void clear()：删除集合中全部的对象，即不再持有这些对象的引用
boolean isEmpty() ：推断集合是否为空
boolean contains(Object o) ：推断集合中是否持有特定对象的引用
Iterartor iterator() ：返回一个Iterator对象。能够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，该数组中包含集合中的全部元素 </span>

关于：Iterator() 和toArray() 方法都用于集合的全部的元素。前者返回一个Iterator对象。后者返回一个包括集合中全部元素的数组。

1.1.2 Iterator接口声明了例如以下方法：

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hasNext()：推断集合中元素是否遍历完成，假设没有，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。

1.2 Set(集合)

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。而且没有反复对象。 Set接口主要实现了两个实现类：

HashSet： HashSet类依照哈希算法来存取集合中的对象。存取速度比較快
TreeSet ：TreeSet类实现了SortedSet接口，可以对集合中的对象进行排序。

Set 的使用方法：存放的是对象的引用，没有反复对象

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()方法是怎样推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全然一样的接口，因此没有不论什么额外的功能，不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,仅仅是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为。)Set不保存反复的元素(至于怎样推断元素同样则较为负责)

Set : 存入Set的每一个元素都必须是唯一的，由于Set不保存反复元素。增加Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有全然一样的接口。

Set接口不保证维护元素的次序。

HashSet：为高速查找设计的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。使用它能够从Set中提取有序的序列。

LinkedHashSet：具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示。

1.3 List(列表)

List的特征是其元素以线性方式存储，集合中能够存放反复对象。

List接口主要实现类包含：（參考文章：ArrayList与LinkedList的差别）

ArrayList() : 代表长度能够改变得数组。能够对元素进行随机的訪问。向ArrayList()中插入与删除元素的速度慢。
LinkedList(): 在实现中採用链表数据结构。插入和删除速度快。訪问速度慢。

对于List的随机訪问来说。就是仅仅随机来检索位于特定位置的元素。 List 的 get(int index) 方法放回集合中由參数index指定的索引位置的对象，下标从“0” 開始。最主要的两种检索集合中的全部对象的方法：

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());
}

List的功能方法

实际上有两种List：一种是主要的ArrayList,其长处在于随机訪问元素，还有一种是更强大的LinkedList,它并非为高速随机訪问设计的。而是具有一套更通用的方法。

List：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加入了很多方法，使得能够向List中间插入与移除元素(这仅仅推荐LinkedList使用。)一个List能够生成ListIterator,使用它能够从两个方向遍历List,也能够从List中间插入和移除元素。

ArrayList：由数组实现的List。同意对元素进行高速随机訪问。可是向List中间插入与移除元素的速度非常慢。ListIterator仅仅应该用来由后向前遍历 ArrayList,而不是用来插入和移除元素。

由于那比LinkedList开销要大非常多。

LinkedList ：对顺序訪问进行了优化，向List中间插入与删除的开销并不大。

随机訪问则相对较慢。(使用ArrayList取代。)还具有下列方法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在不论什么接口或基类中定义过)使得LinkedList能够当作堆栈、队列和双向队列使用。

1.4 Map(映射)

Map 是一种把键对象和值对象映射的集合。它的每个元素都包括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，仅仅要给出键对象，就会返回相应的值对象。

Map 的经常用法：

1 加入，删除操作：

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Object put(Object key, Object value)：向集合中增加元素
Object remove(Object key)：删除与KEY相关的元素
void putAll(Map t)：将来自特定映像的全部元素加入给该映像
void clear()：从映像中删除全部映射

2 查询操作：

Object get(Object key)：获得与keywordkey相关的值。Map集合中的键对象不同意反复。也就说，随意两个键对象通过equals()方法比較的结果都是false.。可是能够将随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)加入一个“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”。能够用containsKey()和containsValue()測试Map中是否包括某个“键”或“值”。标准的Java类库中包括了几种不同的Map：HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它们都有相同的基本接口Map，可是行为、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。

运行效率是Map的一个大问题。

看看get()要做哪些事，就会明确为什么在ArrayList中搜索“键”是相当慢的。

而这正是HashMap提快速度的地方。

HashMap使用了特殊的值。称为“散列码”(hash code)，来代替对键的缓慢搜索。“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。

全部Java对象都能产生散列码，由于hashCode()是定义在基类Object中的方法。

HashMap就是使用对象的hashCode()进行高速查询的。此方法可以显着提高性能。

Map : 维护“键值对”的关联性。使你能够通过“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。

能够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，可是迭代遍历它时。取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是近期最少使用(LRU)的次序。

仅仅比HashMap慢一点。而在迭代訪问时发而更快，由于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。它能够返回一个子树。

WeakHashMao ：弱键(weak key)Map，Map中使用的对象也被同意释放: 这是为解决特殊问题设计的。假设没有map之外的引用指向某个“键”，则此“键”能够被垃圾收集器回收。

IdentifyHashMap： : 使用==取代equals()对“键”作比較的hash map。专为解决特殊问题而设计。

1.4 差别

1.4.1、Collection 和 Map 的差别

容器内每一个为之所存储的元素个数不同。

Collection类型者，每一个位置仅仅有一个元素。

Map类型者，持有 key-value pair，像个小型数据库。

1.4.2、各自旗下的子类关系

Collection

     --List：将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。

           --ArrayList / LinkedList / Vector

     --Set ：不能含有反复的元素

           --HashSet / TreeSet

Map

     --HashMap

     --HashTable

     --TreeMap

1.4.3、其它特征

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。

总结

1. 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。

2. 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。

3. 在除须要排序时使用TreeSet,TreeMap外,都应使用HashSet,HashMap,由于他们的效率更高。

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。

注意：

1、Collection没有get()方法来取得某个元素。

仅仅能通过iterator()遍历元素。

2、Set和Collection拥有一模一样的接口。

3、List，能够通过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)，还能够使用containsKey()/containsValue()来检查当中是否含有某个key/value。

HashMap会利用对象的hashCode来高速找到key。

6、Map中元素。能够将key序列、value序列单独抽取出来。

使用keySet()抽取key序列。将map中的全部keys生成一个Set。

使用values()抽取value序列。将map中的全部values生成一个Collection。

为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是由于，key总是独一无二的，value同意反复。

Reference:

http://developer.51cto.com/art/201309/410205_all.htm

http://billy-lee.iteye.com/blog/356398